Naujas įrankis parodo tikrą kvantinių kompiuterių kainą – kiek fizinių kubitų reikės patikimam skaičiavimui

Sekite TechNaujienos Google

Kvantinių kompiuterių kūrėjai susiduria ne tik su kubitų kokybės, bet ir su planavimo problema: kiek fizinių kubitų iš tiesų reikės konkrečiam algoritmui paleisti patikimai? „Classiq“ pristatė „Fault Tolerance Engine“, skirtą tokiems skaičiavimams atlikti dar prieš turint reikiamą aparatinę įrangą.

Bendrovė aiškina, kad įrankis loginę kvantinę grandinę perkelia į trimatę paviršiaus kodo struktūrą ir įvertina bendrą loginės klaidos tikimybę.

Kvantiniams algoritmams reikia milžiniško „atsargos“ kiekio

Vienas loginis kubitas ateities kvantiniame kompiuteryje gali būti sudarytas iš daugybės fizinių kubitų. Kuo triukšmingesnė aparatinė įranga ir kuo ilgesnis algoritmas, tuo didesni reikalavimai klaidų korekcijai.

Tokie modeliavimo įrankiai leidžia tyrėjams keisti fizinio triukšmo parametrus, kodo atstumą ir stebėti, kaip tai paveiks visos programos patikimumą.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 13 minučių

DI jau randa tūkstančius programinės įrangos pažeidžiamumų – naujas modelis aptiko daugiau kaip 4 000

4 min. skaitymo • prieš 28 minutės

Kalifornija oficialiai stato ant branduolių sintezės – prasideda nauja lenktynių dėl „Saulės Žemėje“ fazė

3 min. skaitymo • prieš 58 minutės

Kvantinių kompiuterių kūrėjai sprendžia svarbiausią problemą – kaip patikimai taisyti kubitų klaidas

Visi naujausi straipsniai →

Nauda – realistiškesnis planavimas

Kvantinių kompiuterių industrijoje dažnai kalbama apie kubitų skaičių, tačiau vien šis rodiklis mažai pasako apie praktiškai įvykdomą skaičiavimą. Svarbu žinoti, kiek kubitų liks panaudojus klaidų korekciją ir kokio dydžio algoritmą sistema realiai galės vykdyti.

„Fault Tolerance Engine“ sprendžia problemą, kuri ilgą laiką buvo slepiama už bendro kubitų skaičiaus. Du kvantiniai kompiuteriai, turintys tiek pat fizinių kubitų, gali turėti visiškai skirtingą praktinį pajėgumą, jei skiriasi jų klaidų lygis, junglumas ir klaidų korekcijos schema.

Planuojant realų algoritmą reikia žinoti ne tik, kiek loginių kubitų jam reikia, bet ir kiek operacijų bus atlikta, kiek laiko jos truks ir kokia yra priimtina galutinė klaidos tikimybė. Ilgesnis algoritmas reikalauja stipresnės apsaugos, o stipresnė apsauga reiškia daugiau fizinių kubitų bei laiko.

Tokio tipo įrankis leidžia „perkelti“ algoritmą į hipotetinę aparatinę įrangą ir įvertinti, kokio dydžio sistema būtų reikalinga. Tai naudinga tiek mokslininkams, tiek įmonėms, nes padeda atskirti algoritmus, kurie gali tapti praktiški artimiausiu metu, nuo tų, kuriems dar reikės kelių technologinių kartų.

Ypač svarbus kompromisas tarp fizinių klaidų lygio ir kodo dydžio. Nedidelis aparatinės įrangos kokybės pagerėjimas kartais gali sumažinti reikalingų fizinių kubitų skaičių daug kartų. Tai reiškia, kad investicija į geresnius kubitus gali būti vertingesnė nei tiesiog jų skaičiaus didinimas.

Tokie resursų skaičiavimai taip pat gali padaryti kvantinės kompiuterijos diskusiją mažiau spekuliatyvią. Vietoj bendrų pažadų apie „milijoną kubitų“ galima konkrečiai klausti: kiek loginių kubitų gausime, kokį algoritmą jie vykdys ir kokia bus tikėtina rezultato paklaida. Būtent tokie rodikliai ilgainiui taps svarbesni už rinkodarinį fizinių kubitų skaičių.

Resursų vertinimas svarbus ir investicijoms. Jei konkretus algoritmas reikalauja dešimčių milijonų fizinių kubitų esamu klaidų lygiu, bendrovė gali gana aiškiai matyti, kad jo praktinis pritaikymas dar toli. Jei geresni kubitai tą poreikį sumažina iki šimtų tūkstančių, technologinis kelias tampa daug realesnis.

Tokie įrankiai taip pat padeda lyginti skirtingas klaidų korekcijos strategijas. Viena schema gali reikalauti daugiau kubitų, bet būti lengviau įgyvendinama konkrečioje aparatinėje platformoje. Kita gali būti teoriškai efektyvesnė, tačiau reikalauti jungčių, kurių dabartinis procesorius neturi. Todėl praktinis kvantinis dizainas vis labiau tampa kompromisų inžinerija, o ne vien teorinės fizikos uždaviniu.

Ilgainiui tokios skaičiuoklės gali tapti kvantinės programinės įrangos standartu. Programuotojas ne tik parašys algoritmą, bet iš karto matys apytikslę fizinių resursų kainą konkrečioje aparatinėje platformoje. Tai priartintų kvantinę kompiuteriją prie įprastos inžinerijos, kur našumas, atmintis ir energija vertinami dar projektavimo pradžioje.

Resursų skaičiavimas svarbus ir programinės įrangos optimizavimui. Jei matoma, kad konkreti algoritmo dalis sukuria neproporcingai didelį klaidų korekcijos krūvį, ją galima perrašyti ar pakeisti kitu metodu. Taip kvantinis programavimas tampa ne vien teoriniu algoritmo užrašymu, bet ir praktiniu kompromisu tarp tikslumo, gylio ir aparatinės kainos.

Daugiau kvantinių technologijų naujienų rasite TechNaujienos.lt.