Max Home IndustryИсследователи из Университета Ватерлоо разработали метод, который может проложить путь к установлению универсальных стандартов для измерения производительности квантовых компьютеров.
Новый метод, называемый эталонным тестированием цикла, позволяет исследователям оценить потенциал масштабируемости и сравнить одну квантовую платформу с другой.
«Это открытие может иметь большое значение для установления стандартов производительности и усиления усилий по созданию крупномасштабного практического квантового компьютера», — сказал Джоэл Уоллман, доцент математического факультета и Института квантовых вычислений Ватерлоо. «Последовательный метод описания и исправления ошибок в квантовых системах обеспечивает стандартизацию способа оценки квантового процессора, позволяя объективно сравнивать прогресс в различных архитектурах».
Тестирование цикла предоставляет решение, которое помогает пользователям квантовых вычислений как определить сравнительную ценность конкурирующих аппаратных платформ, так и повысить способность каждой платформы предоставлять надежные решения для их интересующих приложений.
Этот прорыв произошел по мере того, как гонка квантовых вычислений быстро накаляется, а количество платформ и предложений для облачных квантовых вычислений быстро увеличивается. Только за последний месяц были сделаны важные объявления от Microsoft, IBM и Google.
Этот метод определяет общую вероятность ошибки для любого заданного приложения квантовых вычислений, когда приложение реализуется посредством рандомизированной компиляции. Это означает, что бенчмаркинг цикла предоставляет первое кроссплатформенное средство измерения и сравнения возможностей квантовых процессоров, адаптированное к интересующим пользователям приложениям.
«Благодаря недавнему достижению Google в области квантового превосходства мы находимся на заре того, что я называю« эрой квантовых открытий », — сказал Джозеф Эмерсон, преподаватель IQC». Это означает, что подверженные ошибкам квантовые компьютеры будут предоставляют решения интересных вычислительных задач, но качество их решений больше не может быть проверено на высокопроизводительных компьютерах.
«Мы рады, потому что тестирование циклов обеспечивает столь необходимое решение для улучшения и проверки решений квантовых вычислений в эту новую эру квантовых открытий».
Эмерсон и Уоллман основали дочернюю компанию IQC Quantum Benchmark Inc., которая уже предоставила лицензию на эту технологию нескольким ведущим мировым поставщикам квантовых вычислений, включая проект Google Quantum AI.
Квантовые компьютеры предлагают существенно более мощный способ вычислений благодаря квантовой механике. По сравнению с традиционным или цифровым компьютером квантовые компьютеры могут решать определенные типы задач более эффективно. Однако кубиты — основной процессор квантового компьютера — хрупкие; любое несовершенство или источник шума в системе может вызвать ошибки, которые приведут к неправильным решениям при квантовых вычислениях.
Получение контроля над небольшим квантовым компьютером всего с одним или двумя кубитами — это первый шаг в более крупном и амбициозном предприятии. Более крупный квантовый компьютер может выполнять все более сложные задачи, такие как машинное обучение или моделирование сложных систем для открытия новых фармацевтических препаратов. Спроектировать более крупный квантовый компьютер непросто; спектр путей ошибки становится более сложным по мере добавления кубитов и масштабирования квантовой системы.
При характеристике квантовой системы создается профиль шума и ошибок, указывающий, выполняет ли процессор задачи или вычисления, которые его просят выполнить. Чтобы понять производительность любого существующего квантового компьютера для решения сложной задачи или расширить квантовый компьютер за счет уменьшения количества ошибок, сначала необходимо охарактеризовать все существенные ошибки, влияющие на систему.
Уоллман, Эмерсон и группа исследователей из Университета Инсбрука разработали метод оценки всех коэффициентов ошибок, влияющих на квантовый компьютер. Они применили эту новую технику для квантового компьютера с ионной ловушкой в Университете Инсбрука и обнаружили, что количество ошибок не увеличивается по мере увеличения размера этого квантового компьютера, что является очень многообещающим результатом.
«Циклическое тестирование — это первый метод надежной проверки, на правильном ли вы пути к расширению общей конструкции своего квантового компьютера», — сказал Уоллман. «Эти результаты важны, потому что они предоставляют исчерпывающий способ описания ошибок на всех платформах квантовых вычислений».