Maždaug prieš pusantrų metų kvantinio valdymo startuolis „Quantum Machines“ ir „Nvidia“ paskelbė apie gilią partnerystę, kuri apjungs „Nvidia“ DGX Quantum skaičiavimo platformą ir pažangią „Quantum Machine“ kvantinio valdymo aparatinę įrangą. Kurį laiką negirdėjome daug apie šios partnerystės rezultatus, bet dabar ji pradeda duoti vaisių ir pramonė vienu žingsniu priartėja prie šventojo gralio – klaidų ištaisyto kvantinio kompiuterio.
Šių metų pradžioje vykusioje pristatyme abi bendrovės parodė, kad gali naudoti Nvidia DGX platformoje veikiantį paruoštą sustiprinimo mokymosi modelį, kad galėtų geriau valdyti kvantinio „Rigetti“ lusto kubitus, išlaikant sistemos kalibravimą.
Yonatan Cohen, vienas iš Quantum Machines įkūrėjų ir CTO, pažymėjo, kaip jo įmonė ilgą laiką siekė naudoti bendruosius klasikinius skaičiavimo variklius kvantiniams procesoriams valdyti. Tie skaičiavimo varikliai buvo maži ir riboti, tačiau tai nėra „Nvidia“ itin galingos DGX platformos problema. Šventasis Gralis, pasak jo, yra atlikti kvantinių klaidų taisymą. Mes dar nesame. Vietoj to, šis bendradarbiavimas buvo sutelktas į kalibravimą ir konkrečiai kalibruojant vadinamuosius „π impulsus“, kurie kontroliuoja kubito sukimąsi kvantinio procesoriaus viduje.
Iš pirmo žvilgsnio kalibravimas gali atrodyti kaip vienkartinė problema: procesorių sukalibruojate prieš pradėdami vykdyti jo algoritmą. Bet tai nėra taip paprasta. „Jei pažvelgsite į kvantinių kompiuterių našumą šiandien, gausite aukštą tikslumą“, – sakė Cohenas. „Tačiau vartotojai, kai naudojasi kompiuteriu, paprastai nėra geriausio tikslumo. Visą laiką dreifuoja. Jei galime dažnai jį perkalibruoti naudodami tokius metodus ir pagrindinę aparatinę įrangą, galime pagerinti našumą ir išlaikyti patikimumą (aukštą) ilgą laiką, ko prireiks taisant kvantines klaidas.
Nuolatinis tų impulsų reguliavimas beveik realiu laiku yra labai daug skaičiavimo reikalaujanti užduotis, tačiau kadangi kvantinė sistema visada šiek tiek skiriasi, tai taip pat yra valdymo problema, kurią galima išspręsti sustiprinto mokymosi pagalba.
„Kadangi kvantiniai kompiuteriai plečiasi ir tobulėja, visos šios problemos tampa kliūtimis, kurios tampa tikrai daug skaičiuojamos“, – sakė Samas Stanwyckas, „Nvidia“ kvantinio skaičiavimo produktų vadovas. „Kvantinė klaidų taisymas tikrai yra didžiulis. Tai būtina norint atrakinti gedimams atsparų kvantinį skaičiavimą, taip pat kaip pritaikyti tiksliai tinkamus valdymo impulsus, kad būtų galima maksimaliai išnaudoti kubitus.
Stanwyckas taip pat pabrėžė, kad prieš DGX Quantum nebuvo sistemos, kuri leistų atlikti tokį minimalų delsą, reikalingą šiems skaičiavimams atlikti.
Kaip paaiškėjo, net nedidelis kalibravimo patobulinimas gali lemti didžiulius klaidų taisymo patobulinimus. „Investicijų į kalibravimą grąža kvantinės klaidų taisymo kontekste yra eksponentinė“, – paaiškino Quantum Machines produkto vadovas Ramonas Szmukas. „Jei sukalibruosite 10 % geriau, loginiame kubite, kurį sudaro daug fizinių kubitų, gausite eksponentiškai geresnę loginę klaidą (našumą). Taigi čia yra daug motyvacijos labai gerai ir greitai sukalibruoti.
Verta pabrėžti, kad tai tik šio optimizavimo proceso ir bendradarbiavimo pradžia. Tai, ką komanda iš tikrųjų čia padarė, buvo tiesiog paimti saujelę paruoštų algoritmų ir pažiūrėti, kuris iš jų veikė geriausiai (šiuo atveju TD3). Apskritai, tikrasis eksperimento vykdymo kodas buvo tik apie 150 eilučių. Žinoma, tai priklauso nuo viso darbo, kurį taip pat atliko dvi komandos, integruodamos įvairias sistemas ir sukurdamos programinės įrangos paketą. Tačiau kūrėjams visas šis sudėtingumas gali būti paslėptas, o abi bendrovės tikisi laikui bėgant sukurti vis daugiau atvirojo kodo bibliotekų, kad galėtų pasinaudoti šia didesne platforma.
Szmuk pabrėžė, kad šiame projekte komanda dirbo tik su labai paprasta kvantine grandine, tačiau ją galima apibendrinti ir giliosioms grandinėms. Jei galite tai padaryti su vienu vartu ir vienu kubitu, galite tai padaryti ir su šimtu kubitų ir 1000 vartų“, – sakė jis.
„Aš sakyčiau, kad individualus rezultatas yra mažas žingsnis, bet tai mažas žingsnis link svarbiausių problemų sprendimo“, – pridūrė Stanwyckas. „Naudingam kvantiniam skaičiavimui reikės glaudžiai integruoti pagreitintą superkompiuterį – tai gali būti pats sunkiausias inžinerinis iššūkis. Taigi galėdami tai padaryti iš tikrųjų kvantiniame kompiuteryje ir sureguliuoti impulsą tokiu būdu, kuris yra ne tik optimizuotas mažam kvantiniam kompiuteriui, bet ir keičiamo dydžio, modulinė platforma, manome, kad tikrai esame pakeliui į kai kuriuos sprendimus. iš svarbiausių kvantinio skaičiavimo problemų.
Stanwyckas taip pat teigė, kad abi bendrovės planuoja tęsti šį bendradarbiavimą ir gauti šias priemones daugiau tyrinėtojų. Kai kitais metais pasirodys „Nvidia“ „Blackwell“ lustai, jie taip pat turės dar galingesnę šio projekto skaičiavimo platformą.
