I like to MOVE it, MOVE it with IQM Deneb Brian Siegelwax – Inside Quantum Technology

6-kubitni IQM Deneb ima operacijo, za katero zagotavljam, da je še niste videli na kvantnem računalniku. Imenuje se MOVE in všeč mi je.

Navdih

Navdih za IQM Deneb je prišel iz želje po "učinkovito simulirati dinamika NMR sistemov nanometrskega merila.” Ekipa je za to predlagala kvantni ekvivalent integriranega čipa, specifičnega za aplikacijo (ASIC), ki ga imenujejo "kvantni računalnik Co-Design". Z drugimi besedami, IQM Deneb je posebej zasnovan za reševanje problemov, povezanih z NMR. Ti problemi se uporabljajo v resničnem svetu v biologiji, kemiji, znanosti o materialih in medicini. In če berete članek, obstaja tudi zanimiva povezava s kvantnim zaznavanjem v trdnem stanju, z uporabo dušikovih prostih centrov (NVC) v diamantu za doseganje nanometrske ločljivosti zaznavanja in nadzora jedrskih vrtljajev.

Kljub posebnemu namenu, za katerega je bil IQM Deneb prvotno namenjen, je še vedno univerzalni superprevodni kvantni računalnik. Toda če si lahko predstavljate superprevodni kvantni računalnik s povezljivostjo vseh z vsemi, kot je uporaba kvantnega računalniškega simulatorja, je to IQM Deneb. Nekako.

Domači proti tujerodnim

IQM Deneb nima prave povezljivosti vseh z vsemi, vendar ima svoje kubite razporejene okoli osrednjega resonatorja. Qubit PREMAKNETE v osrednji resonator, od koder se lahko vrata CZ uporabijo za katerega koli ali vse druge kubite. Nato premaknete kubit nazaj, da izvedete operacije z enim kubitom, pa tudi, da premaknete druge kubite, enega za drugim, v osrednji resonator.

Čeprav je logično dejanje drugačno, ima MOVE enako fiziko kot operacija iSWAP. MOVE in iSWAP se od SWAP razlikujejo po tem, da so izvorni, medtem ko vrata SWAP niso izvorna in za izvedbo zahtevajo tri hrupne operacije CNOT. Osrednji resonator dovoljuje le operacije MOVE in CZ, medtem ko kubiti dovoljujejo samo operacije MOVE in enojni kubit. Vsa povezljivost kubitov je torej odvisna od centralnega resonatorja.

IQM označuje dve potezi MOVE kot enakovredni eni SWAP, vendar ta karakterizacija zamenjuje potezo MOVE. Odvisno od povezljivosti superprevodnega kvantnega računalnika lahko en SWAP na vašem kvantnem vezju dejansko zahteva več SWAP-ov na pravi strojni opremi. Ko pa qubit premaknete v osrednji resonator, ima povezljivost vseh z vsemi in ne potrebuje ničesar dodatnega. En par MOVE zadostuje.

Prilagodljivost

Velikost osrednjega resonatorja prisili, da so kubiti bolj razmaknjeni kot običajno, kar ima prednost zmanjšanja preslušavanja med njimi. IQM ocenjuje, da bi morali biti sposobni povečati procesor v razmerju 1:20 med centralnimi resonatorji in kubiti. In podobno kot bi bil superprevodni kubit običajno povezan z več kot enim drugim kubitom, je lahko tudi kubit potencialno povezan z več kot enim centralnim resonatorjem, kar omogoča povezljivost z več kot 20 kubiti.

Transpilacija

Z zavrnitvijo odgovornosti, da transpiler še ni optimiziran, kljub temu že najde zanimive učinkovitosti. Tako kot drugi transpilerji drsi operacije z enim kubitom čim bolj levo. Toda zanimivo je število vrat CZ, ki jih lahko uporabi, ko je kubit v osrednjem resonatorju. Tudi če števila vrat CZ ni mogoče zmanjšati, skuša čim bolj zmanjšati, kolikokrat se morajo kubiti premakniti. Prav tako lahko že prepozna nepotrebne operacije na koncih vezij in jih odstrani.

Rezultati IQM Deneb

Med poskusom sem lahko preizkusil pet algoritmov. Rezultati šest-kubitnega stanja GHZ so bili pravilni in v skladu z ravnjo hrupa, ki bi jo pričakovali od superprevodnega kvantnega računalnika, preden se uporabi zmanjševanje merilnih napak. Njihov primer QAOA se je zbližal v samo približno dveh minutah, kar je najhitrejše, kar sem jih kdaj videl z uporabo prave strojne opreme. Preizkusi SWAP so bili pravilni, vendar hrupni, kar je pričakovati glede na globino tokokroga, povezano s preizkusi SWAP. 

Zaradi hitrosti teh poskusov sem nato začel improvizirati. Izvedena je bila šestkubitna kvantna Fourierjeva transformacija (QFT), tako da sem nato zagnal vezje šestkubitne kvantne ocene faze (QPE). Tudi izvršilo se je. Zaradi globine tokokroga ti niso bili mišljeni kot kvalitativni testi, ampak bolj kot testi Denebovih meja. Ponovno, kljub posebnemu namenu, za katerega je bil prvotno namenjen, je še vedno popolnoma zmogljiv univerzalni kvantni računalnik.

Zaključek: Denebu ali ne Denebu

Z namenskim dostopom – kot je razloženo v “Resoniranje z resonanco IQM” – IQM Deneb je hiter. Med preizkusom sem opravil 121 opravil, ki so vključevala 2 izvajanja njihovega primera QAOA. Gledal sem nadzornik opravil med izvajanjem QAOA in vsakih nekaj sekund je bila v čakalni vrsti naslednja ponovitev. Posledično, kot smo že omenili, sta bila 2 problema Max-Cut rešena v približno 2 minutah vsaka, kljub temu, da je bilo potrebnih 54 oziroma 50 ponovitev.

Toda prava zvezda predstave – in topologije, oprostite besedni igri – je operater MOVE. Čeprav transpiler to počne bolje, je ročna zasnova vezja razsvetljujoča. Ko premaknete kubit v osrednji resonator, je nenadoma povezan z vsemi drugimi kubiti. Največ povezljivosti, ki jo boste našli na katerem koli drugem superprevodnem kvantnem računalniku, je 1:4, vendar se vam lahko zdi povezljivost tako slaba kot 1:1. V bližnji prihodnosti bi lahko IQM ponudil povezljivost 1:19, s katero bo res zanimivo igrati.

Brian N. Siegelwax je neodvisni oblikovalec kvantnih algoritmov in samostojni pisec za Znotraj kvantne tehnologije. Znan je po svojih prispevkih na področju kvantnega računalništva, zlasti pri načrtovanju kvantnih algoritmov. Ocenil je številna ogrodja, platforme in pripomočke kvantnega računalništva ter delil svoje vpoglede in ugotovitve v svojih delih. Siegelwax je tudi avtor in je napisal knjige, kot sta "Dungeons & Qubits" in "Choose Your Own Quantum Adventure". Na Medium redno piše o različnih temah, povezanih s kvantnim računalništvom. Njegovo delo vključuje praktične aplikacije kvantnega računalništva, preglede izdelkov kvantnega računalništva in razprave o konceptih kvantnega računalništva.

Kategorije:
Gostujoči članek, fotonika, kvantno računalništvo, Raziskave

Tags:
Brian Siegelwax, IQM, IQM Deneb

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/i-like-to-move-it-move-it-with-iqm-deneb-by-brian-siegelwax/