Google відкрила конкурс Kaggle на $150,000 для стиснення квантових схем за допомогою ШІ

Google Quantum AI запустила змагання на Kaggle із загальним призовим фондом $150,000, мета якого — за допомогою ШІ зменшити квантові схеми, потрібні для практичних застосувань. Згідно з оголошенням Google, конкурс зосереджений на зменшенні кількості кубітів і вентилів у еталонних схемах, пов’язаних із термоядерною енергетикою, комбінаторною оптимізацією та хімією, водночас зберігаючи пороги верифікації точності.

Що оголосили

Учасникам пропонують подати покращені версії еталонних схем і окремих верифікаторів, опублікованих за ліцензією Apache 2.0. Оцінювання базується на скороченні ресурсів: учасники мають пройти верифікатор для конкретного завдання, одночасно зменшивши метрику вартості, похідну від кількості вентилів і кубітів.

Google заявила, що ця ініціатива націлена на одне з ключових обмежень відмовостійких квантових обчислень. Навіть якщо апаратне забезпечення й далі поліпшуватиметься, багато корисних алгоритмів залишаються надто ресурсомісткими. Скорочення розміру схеми зменшує не лише безпосередню алгоритмічну вартість, а й накладні витрати, потрібні для квантової корекції помилок.

Підпишіться на розсилку DesignQuantum

Безкоштовні новини та пояснювальні матеріали про квантові обчислення, кожне твердження з посиланням на джерело. Щодня, щотижня або щомісяця, на ваш вибір.

Website

Адреса електронної пошти ЧастотаЩодняЩотижняЩомісяця МоваEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית Підписатися безкоштовно

Безкоштовно. Відписатися можна будь-коли одним клацанням. Політика конфіденційності

Структура призів передбачає $50,000 за перше місце, $25,000 — за друге, $10,000 — за третє, а також три нагороди по $5,000 за четверте-шосте місця. Google також відклала $50,000 на додаткові призи, зокрема проміжну нагороду $10,000 у середині конкурсу та $10,000 “Longest Leader Prize”. Проміжний приз визначатиметься за найвищим результатом у публічній таблиці лідерів станом на 11:59 PM UTC 20 листопада, а нагорода за найдовше лідерство діятиме до 4 січня 2027 року.

Технічні деталі

Конкурс побудований навколо kickmix — бібліотеки з відкритим кодом на C++20 і Python у межах проєкту Google Qualtran. У GitHub-репозиторії Qualtran її описано як Python-бібліотеку для вираження й аналізу відмовостійких квантових алгоритмів.

У супровідній статті Google, опублікованій на arXiv, підхід описано як використання класично верифікованої структури для підтримки компіляції за допомогою ШІ. arXiv показує, що її подали 16 жовтня і переглянули 21 жовтня.

Схеми kickmix складаються зі зворотної класичної логіки, фазових операцій і розобчислення на основі вимірювань. За словами Google, така структура дає змогу класичному комп’ютеру ефективно перевіряти кандидатні схеми за допомогою рандомізованого fuzz-тестування, а не повного моделювання загального квантового стану. Компанія стверджує, що це дає змогу встановити наближену коректність із високою впевненістю, хоча не доводить точної еквівалентності.

Google також заявляє, що kickmix може тестувати схеми зі швидкістю 60 billion gates per second на одному ядрі CPU. Ця цифра стосується швидкості звичайної верифікації, а не виконання на квантовому обладнанні.

Три еталонні задачі

Конкурс зосереджений на трьох вузьких місцях у більших квантових алгоритмах.

Для термоядерної енергетики завдання полягає в реалізації фази, пропорційної 1/√x, із вхідного значення квадрата відстані — підпрограми, пов’язаної з моделюванням оператора Кулона, що має значення для проєктування мішеней інерційного термоядерного синтезу.

Для оптимізації еталонною задачею є декодер Reed-Solomon у суперпозиції, який, за словами Google, є головним арифметичним вузьким місцем в алгоритмі Decoded Quantum Interferometry для задачі Optimal Polynomial Intersection.

Для хімії учасникам пропонують спроєктувати разом точну факторизацію та компактні схеми завантаження для параметрів у процесі моделювання, пов’язаному з FeMoCo. Google каже, що цей еталон пов’язаний із нещодавнім алгоритмом моделювання залізо-молібденового кластера, який бере участь у фіксації азоту.

Чому це важливо

Це спроба з боку програмного забезпечення знизити апаратний поріг для корисних квантових застосувань. Замість того щоб чекати лише на більші процесори, Google намагається автоматизувати стиснення схем для підпрограм, які домінують в оцінках ресурсів для відмовостійких обчислень.

Google заявила, що внутрішні експерименти з її моделями Gemini вже знайшли поліпшення, які перевищують параметри схем, оприлюднених на сьогодні, за всіма трьома еталонами. Компанія опублікувала геші цих внутрішніх схем у своєму рукописі та повідомила, що планує розкрити їх після завершення конкурсу.

На що варто стежити

Ключове питання полягає в тому, чи зможуть зовнішні команди створити суттєво менші схеми, залишаючись у межах верифікаційних обмежень. Не менш важливо буде й те, чи виявиться фреймворк kickmix від Google достатньо широким, щоб охопити й інші дорогі підпрограми у відмовостійких алгоритмах, окрім трьох еталонів, обраних для цього конкурсу.