Uusi testi paljastaa: Kvanttitietokoneet ovat 100 000 kertaa liian hitaita tieteelliseen hyötyyn

Nykyiset kvanttitietokoneet ovat edelleen noin viisi kertaluokkaa jäljessä laskentatehosta, jota tarvittaisiin merkittävien tieteellisten ongelmien ratkaisemiseen, ilmenee arXiv-esijulkaisupalvelimella julkaistusta uudesta vertailututkimuksesta. Sandian kansallisten laboratorioiden tutkijoiden kehittämä malli, johon myös Quantinuum ja NVIDIA ↗ 0.57% osallistuivat, tunnetaan nimellä QUOPS (Quantum Universal Operations Performance System). Se mittaa sekä laitteen suorittamien piirien laajuutta että niiden suoritusnopeutta.thequantuminsider+1

Uusi mittapuu kvanttilaitteille

Kvanttilaitteistojen valmistajat ilmoittavat järjestelmistään yleensä kvanttibittien määrän, porttien tarkkuuden ja porttien nopeuden, mutta nämä yksittäiset komponenttitason mittarit eivät aina kerro, miten koko järjestelmä suoriutuu laajoista laskutoimituksista. QUOPS sen sijaan käsittelee kvanttitietokonetta kokonaisuutena ja syöttää sille erilevyisiä ja -syvyisiä satunnaistettuja piirejä tarkistaen sen jälkeen, ylittääkö tulos ennalta määritellyn tarkkuuskynnyksen.thequantuminsider+1

Suorituskykytesti tiivistää tuloksen kahteen lukuun: Q kuvaa suurinta hyväksyttyä piiriä, jonka laite pystyy ajamaan, ja omega puolestaan tehokasta kvanttioperaatioiden määrää sekunnissa kyseisessä mittakaavassa. Yhdessä ne tuovat esiin kompromissin, joka jää piiloon yksittäisissä teknisissä tiedoissa.thequantuminsider

Eri arkkitehtuurien kompromissit

Tutkijat testasivat mittaria suorittimilla, joiden valmistajia ovat Google Alphabet Inc. ↘ 1.24%, IBM International Business Machines Corporation ↘ 0.29% ja Quantinuum. Googlen Willow ja IBM:n Boston, jotka ovat molemmat suprajohtavia järjestelmiä, suorittivat operaatioita nopeammin ja saavuttivat korkeamman QUOPS-tuloksen. Quantinuumin loukutettujen ionien Helios-suoritin tarjoaa kaikkien kvanttibittien välisen kytkettävyyden, minkä ansiosta se käsitteli onnistuneesti suurempia piirejä ja saavutti korkeamman Q-tuloksen, mutta toimi hitaammalla nopeudella.quantinuum+1

Vertailu ei nosta mitään arkkitehtuuria muiden yläpuolelle. Tulokset osoittavat sen sijaan, että laitteet saavuttavat suorituskykynsä erilaisilla tarkkuuden, nopeuden ja kytkettävyyden yhdistelmillä. Näiden kompromissien merkitys riippuu suoritettavasta tehtävästä.thequantuminsider

Tie tieteelliseen hyödyllisyyteen

Mallintamalla resurssivaatimuksia RSA-2048-tekijöihin jaon ja FeMoco-molekyylin energiaominaisarvojen laskennan kaltaisille ongelmille tutkijat arvioivat tavoitteellisten Q-tulosten olevan satojen miljoonien luokkaa. Nykyinen laitteisto jää näistä tavoitteista noin 100 000-kertaisesti, mikä tukee käynnissä olevaa kehitystä kohti virhesietoista kvanttilaskentaa, jossa käytetään virheenkorjausta laskelmien suojaamiseksi kasaantuvalta kohinalta.quantumcomputingreport+1

Tiimi sovelsi QUOPS-testiä myös pieneen virhesietoiseen kokoonpanoon, jossa käytettiin enintään kahdeksaa loogista kvanttibittiä Quantinuumin Helios-1-laitteella. Tämä osoitti, että samalla vertailutestillä voidaan seurata sekä nykyisiä fyysisten kvanttibittien koneita että kehittyviä loogisten kvanttibittien järjestelmiä. Tutkimusta ei ole vielä vertaisarvioitu.thequantuminsider+1