D-Wave anuncia nuevo hardware, compilador y planes para la computación cuántica

Agrandar / La actual generación de hardware.

El seguimiento de la computación cuántica ha sido un poco confuso porque existen múltiples enfoques. La mayor parte del esfuerzo se destina a lo que se denomina computadoras basadas en puertas, que le permiten realizar operaciones lógicas en qubits individuales. Estos se entienden bien teóricamente y pueden realizar una variedad de cálculos. Pero es posible crear sistemas basados ​​en puertas a partir de una variedad de qubits, incluidos fotones, iones y dispositivos electrónicos llamados transmons, y las empresas han crecido en torno a cada una de estas opciones de hardware.

Pero hay una forma separada de computación llamada recocido cuántico que también implica manipular colecciones de qubits interconectados. El recocido no ha sido tan elaborado en teoría, pero parece estar bien adaptado a una clase de problemas de optimización. Y, cuando se trata de recocido de hardware, solo hay una empresa llamada D-Wave.

Ahora, las cosas están a punto de volverse aún más confusas. El martes, D-Wave lanzó su hoja de ruta para los próximos procesadores y software para sus annealers cuánticos. Pero D-Wave también anuncia que desarrollará su propio hardware basado en puertas, que ofrecerá en paralelo con el annealer cuántico. Hablamos con el director ejecutivo de la empresa, Alan Baratz, para comprender todos los anuncios.

Hardware de recocido

La parte más sencilla de entender del anuncio es lo que está sucediendo con el procesador de recocido cuántico de D-Wave. El procesador actual, llamado Advantage, tiene 5.000 qubits y 40.000 conexiones entre ellos. Estas conexiones juegan un papel importante en el rendimiento del chip ya que, si no se puede establecer una conexión directa entre dos qubits, otras deben usarse para actuar como puente, lo que resulta en un recuento de qubits efectivo más bajo.

A partir de esta semana, los usuarios del servicio en la nube de D-Wave tendrán acceso a una versión actualizada de Advantage. Las estadísticas de qubit y conexión seguirán siendo las mismas, pero el dispositivo estará menos influenciado por el ruido en el sistema (en términos técnicos, sus qubits mantendrán su coherencia por más tiempo). “Esta actualización de rendimiento nos permitirá resolver problemas más grandes con mayor precisión y una mayor probabilidad de corrección debido a algunos nuevos procesos de fabricación que estamos utilizando”, dijo Baratz a Ars. Dijo que las mejoras se produjeron a través de cambios en el proceso de fabricación de qubit y los materiales utilizados para crearlos.

La influencia del ruido en un optimizador cuántico no significa necesariamente que producirá un resultado “incorrecto”. Normalmente, para problemas de optimización, significa que la máquina no encontrará la solución más óptima, pero encontrará algo parecido. Por lo tanto, la reducción de ruido en el nuevo procesador significa que es más probable que la máquina encuentre algo más cercano al óptimo absoluto.

Más lejos en el futuro está el sistema de continuación, Advantage 2, que se espera para fines del próximo año o el siguiente. Esto verá otro impulso en el recuento de qubits, subiendo a algo más de 7.000. Pero la conectividad también aumentaría considerablemente, con D-Wave apuntando a 20 conexiones por qubit. “Ahora que hemos cruzado un cierto umbral en el número de qubits, parece ser la conectividad la que nos dará el mayor impulso”, dijo Baratz a Ars.

Más lejos del hardware

D-Wave proporciona una conjunto de herramientas de desarrollo llama Ocean. En iteraciones anteriores, Ocean ha permitido a las personas dejar de controlar directamente el hardware; en cambio, si un problema pudiera expresarse como un optimización binaria cuadrática sin restricciones (QUBO), Ocean podría producir los comandos necesarios para manejar toda la configuración del hardware y ejecutar el problema en el optimizador. D-Wave se refirió a esto como un solucionador de problemas híbrido, ya que Ocean usaría la computación clásica para optimizar el QUBO antes de la ejecución.

El único problema es que no todos los que podrían estar interesados ​​en probar el hardware D-Wave saben cómo expresar su problema como QUBO. Por lo tanto, la nueva versión de Ocean permitirá una capa adicional de abstracción al permitir que los problemas se envíen al sistema en el formato que suelen utilizar las personas que tienden a resolver este tipo de problemas. “Ahora podrá especificar problemas en el lenguaje que los científicos y analistas de datos entiendan”, prometió Baratz.

Si eso funciona, entonces esto podría eliminar un obstáculo importante que podría evitar que las personas prueben si el hardware de D-Wave ofrece una aceleración en sus problemas.

Y puertas

Sin embargo, la mayor parte del anuncio de hoy puede ser que D-Wave también tiene la intención de construir hardware basado en puertas. Baratz explicó que cree que la optimización probablemente seguirá siendo un enfoque válido, y señaló un borrador de publicación eso muestra que estructurar algunos problemas de optimización para hardware basado en puertas puede ser tan costoso computacionalmente que compensaría cualquier ganancia que el hardware cuántico pudiera proporcionar. Pero también está claro que el hardware basado en puertas puede resolver una serie de problemas que un annealer cuántico no puede.

También argumentó que D-Wave ha resuelto una serie de problemas que actualmente limitan los avances en el hardware basado en puertas que utiliza qubits electrónicos llamados transmons. Estos incluyen la cantidad y el tamaño del hardware que se necesita para enviar señales de control a los qubits y la capacidad de empaquetar qubits lo suficientemente densamente para que sean fáciles de conectar pero no lo suficientemente cerca como para que comiencen a interferir entre sí.

Sin embargo, uno de los problemas que enfrenta D-Wave es que los qubits que usa para su templado no son útiles para los sistemas basados ​​en compuertas. Si bien se basan en el mismo hardware (el Cruce de Josephson), los qubits del annealer solo se pueden configurar como arriba o abajo. Un qubit basado en puertas debe permitir manipulaciones en tres dimensiones. Entonces, la empresa intentará crear qubits de flujo, que también se basan en las uniones de Josephson, pero las utilizan de forma diferente. Por lo tanto, al menos parte de la experiencia en ingeniería de la empresa aún debería aplicarse.

¿El resto? No hay forma de averiguarlo sin construir hardware, y Baratz dijo que los primeros qubits de prueba se estaban enfriando a temperaturas de funcionamiento cuando hablamos. También fue conservador sobre cómo se vería el recuento de qubit una vez que el hardware estuviera listo para uso público, y dijo que “hasta que construyamos y midamos, no voy a adivinar”.


Source: Ars Technica by arstechnica.com.

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