E.ON, Qoro và NQCC chia bài toán lưới điện 1.710 qubit trên các bộ xử lý IBM Heron
Bản tiền ấn phẩm của E.ON, Qoro Quantum và NQCC chia một bài toán tối ưu lưới điện 1.710 biến thành các tác vụ QAOA nhỏ và xếp chúng lên chip IBM Heron.
Trang này được dịch từ tiếng Anh. Tên công ty, sản phẩm và liên kết nguồn được giữ nguyên. Đọc bản gốc tiếng Anh
Công ty năng lượng E.ON, công ty khởi nghiệp phần mềm Anh Qoro Quantum và Trung tâm Điện toán Lượng tử Quốc gia Anh (NQCC) đã cho thấy cách chia một bài toán tối ưu cần 1.710 qubit thành các phần đủ nhỏ cho bộ xử lý IBM hiện nay và chạy song song. Công trình được mô tả trong bản tiền ấn phẩm Scaling Quantum Optimization to the Thousand-Qubit Scale with Distributed Quantum Sampling, với các đồng sáng lập Qoro Dan Holme và Stephen DiAdamo trong số tác giả.
Điều gì được công bố
Nhóm giải bài toán phân rã Birkhoff tối thiểu, nhằm biểu diễn nhu cầu trong một mạng dưới dạng tổng có trọng số thưa của các cặp ghép, tức các tập cạnh không có chung đỉnh. Bài báo nêu lập lịch mạng và giao dịch năng lượng là các ứng dụng. Trường hợp thử nghiệm là PEGASE-1354, một bộ chuẩn biểu diễn lưới truyền tải có 1.354 nút và 1.710 đường dây; khi mã hóa trực tiếp, mỗi đường dây trở thành một qubit.
Theo Quantum Computing Report, dự án được thực hiện trong chương trình SparQ của NQCC, chương trình hỗ trợ các bằng chứng khái niệm về ứng dụng lượng tử, dưới sự giám sát kỹ thuật của STFC Hartree Centre.
Chi tiết kỹ thuật
Quy trình kết hợp lấy mẫu QAOA một lớp với bộ tối ưu cổ điển Extended Fully-Corrective Frank-Wolfe. Phân hoạch đồ thị phổ chia bài toán thành các bài toán con; QCR cho biết có 41 đồ thị con, mỗi cái tối đa 50 qubit, chạy trên bộ xử lý IBM Heron 156 qubit. Mẫu từ các phần được gộp lại, và một bước sửa chữa tham lam cổ điển loại bỏ các cạnh xung đột để mọi ứng viên đều là cặp ghép hợp lệ.
Theo bài báo, ‘xếp mạch theo không gian’, tức chạy nhiều mạch độc lập cạnh nhau trên một chip, giúp giảm thời gian thực thi trên phần cứng khoảng ba lần. QCR cho biết bốn mạch độc lập, tổng cộng 144 qubit, được đặt trên một thiết bị 156 qubit. Trên bộ chuẩn, các mẫu QAOA đã sửa đạt sai số phân rã còn lại thấp hơn so với ủ mô phỏng và lấy mẫu ngẫu nhiên đều, theo các tác giả.
Các tác giả cũng kiểm tra xem bước lượng tử có thực sự đóng góp hay không. Thu nhỏ phân vùng xuống 20 qubit làm hội tụ kém đi, và trong các mô phỏng trạng thái tích ma trận, theo QCR được chạy bằng động cơ Maestro của Qoro, việc cắt bớt tương quan lượng tử làm giảm chất lượng ứng viên. Theo họ, điều đó ủng hộ việc giữ một tác vụ lấy mẫu lượng tử đáng kể trong mỗi phân vùng khi bài toán lớn lên.
Vì sao quan trọng
Nhiều bài toán tối ưu ở quy mô công ty điện lực lớn hơn nhiều so với bất kỳ bộ xử lý lượng tử đơn lẻ nào. Nghiên cứu đưa ra một công thức cụ thể — phân vùng, xếp, sửa — để chạy các bài toán có ràng buộc với hàng nghìn biến trên phần cứng hiện tại, cùng một bộ chuẩn dựa trên mô hình lưới điện châu Âu thực tế.
Điều cần theo dõi
Vượt qua ủ mô phỏng với cùng bước sửa chữa không đồng nghĩa với vượt qua các bộ giải cổ điển tốt nhất, và bài báo không tuyên bố lợi thế lượng tử. QCR lưu ý rằng kết nối của lưới buộc phải định tuyến qubit dày đặc, với độ sâu hai qubit lên tới 169 ngay cả trên các phần 50 qubit, nên nhiễu phần cứng vẫn là yếu tố giới hạn.
Nguồn
Các thông tin trên trang này được tổng hợp từ các nguồn dưới đây, do DesignQuantum truy xuất.
- Scaling Quantum Optimization to the Thousand-Qubit Scale with Distributed Quantum Sampling (arXiv:2610.10772) arxiv.org
- E.ON, Qoro Quantum, and NQCC Scale Constrained Optimization on IBM Heron QPUs via Distributed QAOA and Spatial Packing (Quantum Computing Report) quantumcomputingreport.com
- SparQ programme (NQCC) nqcc.ac.uk
- IBM Quantum ibm.com