Kvant kompyuterlarini yagona miqyosda solishtirish uchun ishlab chiqilgan yangi benchmark ilgʻor mashinalar oʻrtasidagi sezilarli farqlarni aniqladi va texnologiya hali ham yaratilishi kerak boʻlgan baʼzi hisoblash vazifalarini bajarishdan sezilarli darajada ortda qolganini namoyish etdi.
Quantum Universal Operation Performance System (QUOPS) deb nomlangan bu test AQShdagi Sandia Milliy laboratoriyalari rahbadorligidagi jamoa tomonidan yaratilgan. Tadqiqotchilar ushbu benchmarkni Google, IBM va Quantinuum tizimlariga qoʻllab, nafaqat mashinalarning tezligini, balki ular muvaffaqiyatli bajara oladigan tegishli kvant sxemalarining hajmini ham oʻlchashdi.
Eng muhim natija shundaki, fizik jihozlarda qayd etilgan eng yaxshi samaradorlik 1824 QUOPS ni tashkil etdi. Biroq, kvant hisoblashlar uchun jiddiy muammolar hisoblanadigan vazifalar 250 milliondan 340 million QUOPS gacha talab qiladi.
Bu hozirgi kvant kompyuterlari bunday darajadagi qoʻllanishga erishish uchun hisoblash quvvatini taxminan 100 ming baravar oshirishi kerakligini anglatadi.
Arxitekturalar va samaradorlikni taqqoslash
Testlar tahlil qilinayotgan kompyuterlar oʻrtasida sezilarli farqlar borligini koʻrsatdi, bu ularni yaratish uchun ishlatilgan arxitekturalarga bogʻliq. Quantinuumning ushlangan ionlar protsessori boʻlgan Helios-1 baholangan tizimlar orasida eng murakkab hisoblashlarni hal qila oldi va 1500 QUOPS dan yuqori natijaga erishdi. Ushbu arxitekturaning afzalligi kubitlarning moslashuvchan joylashuvi boʻlib, bu ularga istalgan boshqa kubit bilan oʻzaro aloqaga kirishish imkonini beradi. Shunga qaramay, ionlarni harakatlantirish vaqt oladi, bu esa tizimni nisbatan sekin qiladi.
Google va IBM ning superoʻtkazgichlar protsessorlari boshqa yondashuvdan foydalanadi. Ularda kubitlar chiplardagi qattiq panjara shaklida tartiblangan, bu maʼlum kubitlar oʻrtasidagi bogʻlanishni cheklaydi. Natijada, bu tizimlar atrofida 200 QUOPS natijalarini koʻrsatdi. Boshqa tomondan, superoʻtkazgichli mashinalar ancha tezroqdir; Googlening Willow protsessori sekundiga 20 million operatsiya tezligiga erishdi.
Tezlikni oʻlchash cheklovlari
Natijalar shuningdek, faqat kvant kompyuterining tezligini oʻlchashning nima uchun chalgʻitishi mumkinligini koʻrsatadi. Mashina operatsiyalarni juda tez bajarishi mumkin, ammo shu bilan birga foydali vazifani hal qilish uchun yetarli darajada katta sxemani amalga oshira olmaydi. Aynan shu farqni QUOPS ushlamoqchi.
Kvant hisoblashlarning salohiyati raqamli xavfsizlikda keng qoʻllaniladigan RSA-2048 kriptografiyasini buzish va kimyoviy ilovalar uchun murakkab molekulalarni modellashtirish kabi juda murakkab muammolarga bogʻliq. Ushbu hisoblashlarni bajarish uchun taxminan 250 milliondan 340 million QUOPS talab qilinadi, ammo hozirgi paytdagi fizik jihozlardagi eng yuqori natija atigi 1824 QUOPS ni tashkil etdi.
Shunday qilib, amalda joriy qobiliyat va bu vazifalarni hal qilish uchun zarur boʻlgan narsa oʻrtasida besh tartibga teng farq mavjud. Bu katta tafovutni bartaraf etish turli texnologiya jihatlarida, jumladan, xatolik chastotasini sezilarli darajada kamaytirish, fizik kubitlar sonini oshirish yoki kvant kompyuterlari uchun samaraliroq arxitekturalarni ishlab chiqish orqali taraqqiyotni talab qiladi.
Mualliflar vazifaning murakkabligini xulosa qilib, hisoblash quvvati besh barobar oshishi kerakligini taʼkidlab, kvant hisoblashlarga chidamlilikka yoʻnaltirilgan yondashuvlarning ahamiyatini taʼkidlaydilar. Taqqoslash shuni koʻrsatadiki, barcha baholangan jihatlarda aniq ustun arxitektura mavjud emas: Helios-1 kattaroq sxemalarni bajardi, lekin sekinroq edi, shu bois Google va IBM ancha yuqori ish tezligiga erishdi, ammo QUOPS koʻrsatkichlari pastroq boʻldi. Bu farqlar har bir tizimni ishlab chiqishda qilingan tanlov bilan bevosita bogʻliq.
Tadqiqotchilar uchun umumiy mezon mavjudligi kvant hisoblashlar evolyutsiyasini yanada shaffof kuzatishga yordam berishi mumkin. Kubitlar soni yoki maʼlum operatsiyalarning tezligi kabi izolyatsiya qilingan koʻrsatkichlarni tahlil qilish oʻrniga, QUOPS mashinalarning tegishli hajmda sxemalarni bajarishdagi haqiqiy qobiliyatini oʻlchashga qaratilgan. Maqsad olimlar va texnologiya ishlab chiqishning boshqa ishtirokchilari tizimlarning taraqqiyotini kuzatishlari va ularning hisoblash imkoniyatlarini mustaqil tekshirishlari mumkinligini taʼminlashdir. Ushbu benchmarkni taqdim etuvchi tadqiqot «Benchmarking the computational power of quantum computers» nomli maqola arXiv preprint serverida nashr etildi. «Novo teste coloca computadores quânticos lado a lado e revela quanto falta para máquinas úteis no mundo real» maqolasi birinchi marta Olhar Digitalda eʼlon qilingan.