Pesquisadores da Universidade de Waterloo desenvolveram um método que poderia pavimentar o caminho para estabelecer padrões universais para medir o desempenho de computadores quânticos.
O novo método, chamado de benchmarking de ciclo, permite aos pesquisadores avaliar o potencial de escalabilidade e comparar uma plataforma quântica contra outra.
“Essa descoberta pode ajudar bastante a estabelecer padrões de desempenho e fortalecer o esforço para construir um computador quântico em larga escala e prático”, disse Joel Wallman, professor assistente da Faculdade de Matemática e Instituto de Computação Quântica de Waterloo. “Um método consistente para caracterizar e corrigir os erros em sistemas quânticos fornece padronização para a maneira como um processador quântico é avaliado, permitindo que o progresso em diferentes arquiteturas seja comparado de maneira justa”.
O benchmarking de ciclo fornece uma solução que ajuda os usuários da computação quântica a determinar o valor comparativo das plataformas de hardware concorrentes e aumentar a capacidade de cada plataforma de fornecer soluções robustas para seus aplicativos de interesse.
A inovação ocorre quando a corrida da computação quântica está esquentando rapidamente e o número de plataformas e ofertas de computação quântica em nuvem está se expandindo rapidamente. Somente no mês passado, houve anúncios significativos da Microsoft, IBM e Google.
Este método determina a probabilidade total de erro em qualquer aplicativo de computação quântica quando o aplicativo é implementado por meio de compilação aleatória. Isso significa que o benchmarking de ciclo fornece o primeiro meio de plataforma cruzada para medir e comparar os recursos dos processadores quânticos personalizados para os aplicativos de interesse dos usuários.
“Graças à recente conquista do Google de supremacia quântica, estamos agora no início do que eu chamo de” era da descoberta quântica “, disse Joseph Emerson, membro do corpo docente do IQC.” Isso significa que computadores quânticos propensos a erros fornecerão soluções para problemas computacionais interessantes, mas a qualidade de suas soluções não pode mais ser verificada por computadores de alto desempenho.
“Estamos empolgados porque o benchmarking de ciclo fornece uma solução muito necessária para melhorar e validar soluções de computação quântica nesta nova era de descoberta quântica”.
Emerson e Wallman fundaram a quantum spin-off IQC Quantum Benchmark Inc., que já licenciou essa tecnologia para vários fornecedores mundiais de computação quântica, incluindo o esforço de IA Quantum do Google.
Os computadores quânticos oferecem uma maneira fundamentalmente mais poderosa de computação, graças à mecânica quântica. Comparado a um computador tradicional ou digital, os computadores quânticos podem resolver certos tipos de problemas com mais eficiência. No entanto, os qubits – a unidade básica de processamento em um computador quântico – são frágeis; qualquer imperfeição ou fonte de ruído no sistema pode causar erros que levam a soluções incorretas em um cálculo quântico.
Obter controle sobre um computador quântico de pequena escala com apenas um ou dois qubits é o primeiro passo em um empreendimento maior e mais ambicioso. Um computador quântico maior pode ser capaz de executar tarefas cada vez mais complexas, como aprendizado de máquina ou simulação de sistemas complexos para descobrir novos medicamentos. Projetar um computador quântico maior é desafiador; o espectro de caminhos de erro se torna mais complicado à medida que os qubits são adicionados e o sistema quântico é escalado.
Caracterizar um sistema quântico produz um perfil de ruído e erros, indicando se o processador está executando as tarefas ou cálculos, que está sendo solicitado a executar. Para entender o desempenho de qualquer computador quântico existente para um problema complexo ou ampliar um computador quântico reduzindo erros, é necessário primeiro caracterizar todos os erros significativos que afetam o sistema.
Wallman, Emerson e um grupo de pesquisadores da Universidade de Innsbruck identificaram um método para avaliar todas as taxas de erro que afetam um computador quântico. Eles implementaram essa nova técnica para o computador quântico de armadilha de íons na Universidade de Innsbruck e descobriram que as taxas de erro não aumentam à medida que o tamanho desse computador quântico aumenta um resultado muito promissor.
“O benchmarking de ciclo é o primeiro método para verificar com segurança se você está no caminho certo para ampliar o design geral do seu computador quântico”, disse Wallman. “Esses resultados são significativos porque fornecem uma maneira abrangente de caracterizar erros em todas as plataformas de computação quântica”.
Publicado em 29/11/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-11-milestone-quantum-standardization.html
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