Usuários de computador de alto desempenho no mercado de uma máquina de recozimento quântico ou procurando maneiras de obter o máximo de uma que já possuem se beneficiarão de um novo, ferramenta de software de código aberto para avaliar essas plataformas emergentes no nível de qubit individual.

"Fomos motivados pela necessidade de validação e verificação de recozedores quânticos, semelhante ao que é feito atualmente pelas organizações quando compram um novo supercomputador clássico, "disse Carleton Coffrin, um cientista da computação e especialista em inteligência artificial em Los Alamos. "Eles realizam testes de aceitação em um grande conjunto de benchmarks. Não tínhamos bons análogos para isso nos computadores de recozimento quântico. Para o recozimento quântico, nossa nova avaliação de qubit único de recozimento quântico, ou QASA, protocolo nos dá uma ferramenta para teste de aceitação. "

Coffrin é o investigador principal do projeto "Acelerando a Otimização Combinatória com Hardware Analógico Barulhento, "que desenvolveu o artigo, "Avaliação de fidelidade Single-Qubit do hardware de recozimento quântico."

QASA está disponível como software de código aberto em github.com/lanl-ansi/QASA. QASA, que é executado em paralelo para todos os qubits em um dispositivo de recozimento quântico, fornece uma caracterização detalhada por meio de métricas salientes sobre qubits individuais, como sua temperatura efetiva, barulho, e viés. Na principal descoberta deste trabalho, o modelo de qubit único pode ser executado em paralelo para cada qubit em um dispositivo de hardware de recozimento quântico.

"O protocolo QASA poderia eventualmente encontrar uma ampla gama de usos, como acompanhar o desempenho aprimorado em computadores de recozimento quântico e ajudar os desenvolvedores de hardware a identificar inconsistências em seus próprios dispositivos, "Coffrin disse. Com o protocolo, os usuários de annealers quânticos também podem calibrar seus algoritmos para seus computadores específicos.

"Caracterizar o ruído no sistema é provavelmente a coisa mais impactante porque é o aspecto menos reconhecido do hardware, "Coffrin observou." Podemos medi-lo, e entender como ele é distribuído por todo o hardware. "

O protocolo lança luz sobre a variabilidade das propriedades do qubit em todo o computador. Com esta análise detalhada das propriedades de cada qubit, Os usuários do quantum annealer podem empregar o QASA para verificar rapidamente o nível de consistência entre os qubits do hardware e evitar ou compensar os qubits não ideais. Os usuários também usam essas informações para calibrar simulações quânticas idealizadas em execução em dispositivos de hardware específicos.

A análise também produz várias métricas importantes, como ruído qubit, que suportam o rastreamento de melhorias técnicas no hardware de recozimento quântico conforme ele é desenvolvido.

Como computadores quânticos baseados em gate e computadores de recozimento quântico movem-se de projetos científicos para tarefas do mundo real, medir e rastrear mudanças na fidelidade das plataformas de hardware quântico é essencial para compreender as limitações desses dispositivos e quantificar o progresso à medida que essas plataformas continuam a melhorar, o papel afirma.

Em um processo de descoberta baseado em dados, Coffrin disse, a equipe de Los Alamos usou aprendizado de máquina e dados de um computador D-Wave 2000Q no Laboratório para desenvolver o protocolo QASA, que pode ser executado em qualquer recozedor quântico.

"Fizemos vários experimentos em nosso D-Wave, colocar valores diferentes para um parâmetro, e assisti o que aconteceu, ", disse ele. Os resultados produziram uma curva surpreendente quando representados graficamente." Tivemos que desenvolver um novo modelo teórico para corresponder ao que está acontecendo. "Em seguida, a equipe projetou um método de aprendizado de máquina que ajustou o modelo teórico aos dados. computadores operam em um princípio diferente dos computadores quânticos baseados em gate, que usam portas análogas às portas lógicas em um computador binário clássico.

Os recozedores quânticos alavancam uma evolução quântica suave para explorar os princípios quânticos fundamentais na descoberta de soluções de alta qualidade. Este processo é mais especializado do que o computador baseado em portão, mas ainda é suficiente para resolver problemas computacionais desafiadores em campos como materiais magnéticos, aprendizado de máquina e otimização, todos baseados na otimização, ou encontrar a melhor resposta entre todas as respostas plausíveis. Por exemplo, Encontrar o caminho mais curto para um caminhão de entrega soltar pacotes em vários locais é um problema clássico de otimização.