El IQM Deneb de 6 qubits tiene una operación que te garantizo que nunca has visto antes en una computadora cuántica. Se llama MOVE y me gusta.

Inspiración

La inspiración para IQM Deneb surgió del deseo de “simular eficientemente la dinámica de los sistemas de RMN a nanoescala.” Para hacerlo, el equipo propuso el equivalente cuántico de un chip integrado de aplicación específica (ASIC), al que denominan “computadora cuántica de codiseño”. Es decir, IQM Deneb está especialmente diseñado para solucionar problemas relacionados con la RMN. Estos problemas tienen aplicaciones del mundo real en biología, química, ciencia de materiales y medicina. Y si lees el artículo, también existe una relación interesante con la detección cuántica de estado sólido, utilizando centros de vacantes de nitrógeno (NVC) en diamantes para lograr una resolución a nanoescala de la detección y el control de los espines nucleares.

A pesar del propósito especial para el que fue diseñado originalmente el IQM Deneb, sigue siendo un ordenador cuántico superconductor universal. Pero si puedes imaginar una computadora cuántica superconductora con conectividad de todos a todos, como usar un simulador de computadora cuántica, ese es IQM Deneb. Algo así como.

Nativo versus no nativo

IQM Deneb no tiene una verdadera conectividad total, pero tiene sus qubits organizados alrededor de un resonador central. MUEVE un qubit al resonador central, desde donde las puertas CZ se pueden aplicar a cualquiera o a todos los demás qubits. Luego, MUEVE el qubit hacia atrás para realizar operaciones de un solo qubit, así como para MOVER otros qubits, uno a la vez, al resonador central.

Aunque la acción lógica es diferente, MOVE tiene una física idéntica a una operación iSWAP. Los MOVE y los iSWAP se diferencian de los SWAP en que son nativos, mientras que las puertas SWAP no son nativas y requieren tres operaciones CNOT ruidosas para implementarse. El resonador central sólo permite operaciones MOVE y CZ, mientras que los qubits sólo permiten operaciones MOVE y de un solo qubit. Toda la conectividad de los qubits, por tanto, depende del resonador central.

IQM caracteriza dos MOVE como equivalentes a un SWAP, pero esa caracterización defrauda al MOVE. Dependiendo de la conectividad de una computadora cuántica superconductora, un SWAP en su circuito cuántico podría requerir varios SWAP en hardware real. Pero cuando MUEVES un qubit al resonador central, tiene conectividad total y no requiere nada adicional. Un par MOVE es suficiente.

Escalabilidad

El tamaño del resonador central obliga a los qubits a estar más separados de lo habitual, lo que tiene la ventaja de reducir la diafonía entre ellos. IQM estima que deberían poder escalar el procesador en una proporción de 1:20 de resonadores centrales a qubits. Y al igual que un qubit superconductor normalmente estaría conectado a más de un qubit, un qubit también puede conectarse a más de un resonador central, lo que permite la conectividad con más de 20 qubits.

Transpilacion

Con el descargo de responsabilidad de que el transpilador aún no está optimizado, ya encuentra eficiencias interesantes. Al igual que otros transpiladores, desliza las operaciones de un solo qubit lo más hacia la izquierda que puede. Pero lo interesante es la cantidad de puertas CZ que puede encontrar para aplicar cuando un qubit está en el resonador central. Incluso si no se puede reducir el número de puertas CZ, se busca minimizar la cantidad de veces que los qubits tienen que MOVERSE. También puede identificar operaciones innecesarias en los extremos de los circuitos y eliminarlas.

Resultados del IQM Deneb

Pude probar cinco algoritmos durante mi prueba. Los resultados de un estado de seis qubits GHZ fueron correctos y estaban en línea con el nivel de ruido que se esperaría de una computadora cuántica superconductora antes de que se aplicara la mitigación de errores de medición. Su ejemplo de QAOA convergió en sólo unos dos minutos, que es lo más rápido que he visto usando hardware real. Las pruebas SWAP fueron correctas pero ruidosas, lo que es de esperarse con las profundidades del circuito asociadas con las pruebas SWAP. 

Debido a la velocidad de estos experimentos, comencé a improvisar. Se ejecutó una transformada cuántica de Fourier (QFT) de seis qubits, por lo que luego ejecuté un circuito de estimación de fase cuántica (QPE) de seis qubits. También se ejecutó. Debido a la profundidad del circuito, estas no estaban destinadas a ser pruebas cualitativas, sino más bien pruebas de los límites de Deneb. Una vez más, a pesar del propósito especial para el que fue diseñado originalmente, sigue siendo una computadora cuántica universal plenamente capaz.

Conclusión: A Deneb o No Deneb

Con acceso dedicado – como se explica en “Resonando con Resonancia IQM” – IQM Deneb es rápido. Durante mi prueba, completé 121 trabajos, que incluyeron 2 ejecuciones de su ejemplo QAOA. Estuve observando el monitor de trabajos durante las ejecuciones de QAOA y cada pocos segundos se ponía en cola la siguiente iteración. En consecuencia, como se señaló anteriormente, se resolvieron 2 problemas de Max-Cut en aproximadamente 2 minutos cada uno a pesar de necesitar 54 y 50 iteraciones, respectivamente.

Pero la verdadera estrella del espectáculo (y de la topología, perdón por el juego de palabras) es el operador MOVE. Aunque el transpilador lo hace mejor, el diseño del circuito manual es esclarecedor. Una vez que mueves un qubit al resonador central, de repente tiene conectividad con todos los demás qubits. La mayor conectividad que encontrará en cualquier otra computadora cuántica superconductora es 1:4, pero puede encontrar una conectividad tan pobre como 1:1. En un futuro próximo, IQM podría ofrecer conectividad de 1:19, lo que será realmente interesante para jugar.

Brian N. Siegelwax es un diseñador de algoritmos cuánticos independiente y escritor independiente para Dentro de la tecnología cuántica. Es conocido por sus contribuciones al campo de la computación cuántica, particularmente en el diseño de algoritmos cuánticos. Ha evaluado numerosos marcos, plataformas y utilidades de computación cuántica y ha compartido sus conocimientos y hallazgos a través de sus escritos. Siegelwax también es autor y ha escrito libros como “Dungeons & Qubits” y “Choose Your Own Quantum Adventure”. Escribe regularmente en Medium sobre diversos temas relacionados con la computación cuántica. Su trabajo incluye aplicaciones prácticas de la computación cuántica, revisiones de productos de computación cuántica y debates sobre conceptos de computación cuántica.

Categorías:
Artículo invitado, fotónica, computación cuántica, la investigación

Tags:
Brian Siegel Wax, IQM, IQM Deneb

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• Fuente: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/i-like-to-move-it-move-it-with-iqm-deneb-by-brian-siegelwax/