6-qubit IQM Deneb har en operasjon jeg garanterer at du aldri har sett før på en kvantedatamaskin. Den heter MOVE, og jeg liker den.

inspirasjon

Inspirasjonen til IQM Deneb kom fra å ville "effektivt simulere dynamikken til NMR-systemer i nanoskala." Teamet foreslo kvanteekvivalenten til en applikasjonsspesifikk integrert brikke (ASIC) for å gjøre det, som de kaller en "Co-Design kvantedatamaskin." IQM Deneb er med andre ord spesialdesignet for å løse problemer knyttet til NMR. Disse problemene har virkelige anvendelser innen biologi, kjemi, materialvitenskap og medisin. Og hvis du leser avisen, er det også et interessant forhold til solid-state kvantesensing, ved å bruke nitrogen-vacancy centre (NVC) i diamant for å oppnå nanoskala oppløsning av deteksjon og kontroll av kjernefysiske spinn.

Til tross for det spesielle formålet som IQM Deneb opprinnelig var ment for, er det fortsatt en universell superledende kvantedatamaskin. Men hvis du kan forestille deg en superledende kvantedatamaskin med alt-til-alle-tilkobling, som å bruke en kvantedatamaskinsimulator, er det IQM Deneb. På en måte.

Innfødt kontra ikke-innfødt

IQM Deneb har ikke ekte alt-til-alle-tilkobling, men den har qubits ordnet rundt en sentral resonator. Du FLYTTER en qubit til den sentrale resonatoren, hvorfra CZ-porter kan brukes på noen eller alle de andre qubitene. Du FLYTTER deretter qubiten tilbake for å utføre enkelt-qubit-operasjoner, samt for å FLYTTE andre qubits, en om gangen, til den sentrale resonatoren.

Selv om den logiske handlingen er forskjellig, har MOVE identisk fysikk som en iSWAP-operasjon. MOVE-er og iSWAP-er skiller seg fra SWAP-er ved at de er native, mens SWAP-porter ikke er native og krever tre støyende CNOT-operasjoner for å implementere. Den sentrale resonatoren tillater bare MOVE- og CZ-operasjoner, mens qubitene bare tillater MOVE- og enkelt-qubit-operasjoner. All qubit-tilkobling avhenger derfor av den sentrale resonatoren.

IQM karakteriserer to MOVEs som å tilsvare én SWAP, men den karakteriseringen forkorter MOVE. Avhengig av tilkoblingen til en superledende kvantedatamaskin, kan én SWAP på kvantekretsen faktisk kreve flere SWAP-er på ekte maskinvare. Men når du FLYTTER en qubit til den sentrale resonatoren, har den alt-til-alle-tilkobling og krever ikke noe ekstra. Ett MOVE-par er tilstrekkelig.

skalerbarhet

Størrelsen på den sentrale resonatoren tvinger qubitene til å være adskilt mer enn vanlig, noe som har fordelen av å redusere krysstale mellom dem. IQM anslår at de burde være i stand til å skalere prosessoren i forholdet 1:20 mellom sentrale resonatorer og qubits. Og omtrent som en superledende qubit normalt ville være koblet til mer enn én annen qubit, kan en qubit også potensielt kobles til mer enn én sentral resonator, noe som tillater tilkobling med mer enn 20 qubits.

Transpilering

Med ansvarsfraskrivelsen om at transpileren ennå ikke er optimalisert, finner den likevel interessante effektiviteter allerede. Som andre transpilere, skyver den enkelt-qubit-operasjoner så langt til venstre som den kan. Men det som er interessant er antallet CZ-porter den kan finne å bruke når en qubit er i den sentrale resonatoren. Selv om antallet CZ-porter ikke kan reduseres, forsøker det å minimere antall ganger qubitene må FLYTTE. Den kan også allerede identifisere unødvendige operasjoner i endene av kretser og fjerne dem.

Resultater av IQM Deneb

Jeg var i stand til å prøve fem algoritmer i løpet av prøveperioden. Resultatene av en seks-qubit GHZ-tilstand var korrekte og i tråd med støynivået du kan forvente fra en superledende kvantedatamaskin før reduksjon av målefeil brukes. QAOA-eksemplet deres konvergerte på bare omtrent to minutter, som er det raskeste jeg noensinne har sett med ekte maskinvare. SWAP-testene var korrekte, men støyende, noe som kan forventes med kretsdybdene knyttet til SWAP-tester. 

På grunn av hastighetene til disse eksperimentene begynte jeg å improvisere. En seks-qubit Quantum Fourier Transform (QFT) ble utført, så jeg kjørte en seks-qubit Quantum Phase Estimation (QPE)-krets. Den ble også utført. På grunn av kretsdybder var disse ikke ment å være kvalitative tester, men snarere tester av Denebs grenser. Igjen, til tross for det spesielle formålet den opprinnelig var ment for, er den fortsatt en fullt dyktig universell kvantedatamaskin.

Konklusjon: Til Deneb eller ikke Deneb

Med dedikert tilgang – som forklart i “Resonanser med IQM Resonance” – IQM Deneb er rask. Under prøveperioden min fullførte jeg 121 jobber, som inkluderte 2 kjøringer av QAOA-eksemplet deres. Jeg så på jobbmonitoren under QAOA-kjøringene, og med noen sekunders mellomrom stod neste iterasjon i kø. Følgelig, som tidligere nevnt, ble 2 Max-Cut-problemer løst på omtrent 2 minutter hver til tross for at de trengte henholdsvis 54 og 50 iterasjoner.

Men den virkelige stjernen i showet – og topologien, unnskyld ordspillet – er MOVE-operatøren. Selv om transpileren gjør det bedre, er manuell kretsdesign opplysende. Når du flytter en qubit til den sentrale resonatoren, har den plutselig tilkobling med alle de andre qubitene. Den mest tilkoblingsmuligheten du finner på noen annen superledende kvantedatamaskin er 1:4, men du kan finne tilkobling så dårlig som 1:1. I nær fremtid kan IQM potensielt tilby tilkobling på 1:19, noe som vil være veldig interessant å leke med.

Brian N. Siegelwax er en uavhengig Quantum Algoritme Designer og en frilansskribent for Inne i kvanteteknologi. Han er kjent for sine bidrag til feltet kvanteberegning, spesielt innen utformingen av kvantealgoritmer. Han har evaluert en rekke kvanteberegningsrammer, plattformer og verktøy og har delt sin innsikt og funn gjennom sine forfatterskap. Siegelwax er også forfatter og har skrevet bøker som "Dungeons & Qubits" og "Choose Your Own Quantum Adventure". Han skriver jevnlig på Medium om ulike emner knyttet til kvanteberegning. Arbeidet hans inkluderer praktiske anvendelser av kvantedatabehandling, anmeldelser av kvantedatabehandlingsprodukter og diskusjoner om kvantedatabehandlingskonsepter.

Kategorier:
Gjesteartikkel, fotonikk, kvanteberegning, forskning

Tags:
Brian Siegelwax, IQM, IQM Deneb

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
• PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
• kilde: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/i-like-to-move-it-move-it-with-iqm-deneb-by-brian-siegelwax/