SEKUNDE 19 DHIDI YA KARNE YA KOMPYUTA KUU

Ubora wa kwanta (quantum advantage) maana yake ni kuonyesha kwamba kompyuta ya kwanta inaweza kufanya kazi ambayo hakuna kompyuta kuu ya kawaida inayoweza kuimaliza kwa muda unaofaa. Jaribio la kawaida ni uchukuaji sampuli wa saketi nasibu (random-circuit sampling): kutumia mfuatano wa milango ya kwanta iliyochaguliwa nasibu kwenye makumi ya kubiti, kisha kuzipima. Matokeo ni mtiririko wa mifuatano ya 0 na 1 inayotolewa kutoka kwenye mgawanyo wa uwezekano ambao kompyuta za kawaida hutaabika sana kuuzalisha upya.

Jambo muhimu: kazi hii haina matumizi ya vitendo. Ni kipimo-linganishi — saa ya kupima nguvu ghafi ya kukokotoa.

Mbio pande zote mbili

Kichakataji cha Sycamore kilifungua mbio kwa kubiti 53, kikifuatwa na Zuchongzhi 2.0 na 2.1, Sycamore yenye kubiti 67, na Zuchongzhi 3.0 yenye kubiti 83 zinazofanya kazi. Upande mwingine, algorithimu za kawaida ziliendelea kuboreka na kupunguza gharama ya kuzalisha upya majaribio haya kwa ngazi nyingi za ukubwa. Kwa hiyo kila dai linapaswa kusema hasa linalinganishwa na kazi ipi ya kawaida.

Hadi sasa, maonyesho haya yote yalifanyika kwenye mashine maalum za maabara, zilizorekebishwa kwa uangalifu kwa ajili ya tukio hilo.

Kichakataji kilichokodiwa kupitia wingu

Timu kutoka kampuni changa ya BlueQubit (San Francisco), pamoja na wenzao wa EPFL na Wakfu wa XPRIZE, ilitumia kichakataji cha IBM Nighthawk r2: kubiti 120 za upitishaji-kamili (superconducting) kwenye gridi ya mraba ya 12 × 10. Walikifikia kupitia wingu, kwa zana za kawaida za Qiskit za IBM, na bila upimaji-sanifu maalum wowote. Waandishi si wa IBM: walitumia mashine kupitia programu ya IBM ya kampuni changa na wanaeleza kwamba maoni yao si ya IBM.

Walitumia kubiti 61 — tatu ziliachwa nje kwa sababu ya data yao ya upimaji-sanifu — zilizounganishwa na viunganishi 102.

Kuhakiki matokeo moja kwa moja haiwezekani: ndicho hasa ambacho kompyuta za kawaida haziwezi kufanya. Kwa hiyo timu ilitumia makadirio mawili huru ya uaminifu (fidelity) wa saketi:

jaribio la “kioo”: kuendesha saketi, kisha kinyume chake halisi, na kuangalia kama kubiti zinarudi zilipoanzia — bila kuhitaji uigaji;
jaribio la “kiraka”: kukata saketi katika vipande 3 au 4 vidogo kiasi cha kuweza kuigwa, na kuhakiki kila kipande.

Takwimu

Makadirio hayo mawili yanakubaliana katika kila kina kilichopimwa.
Uaminifu kwa kila mzunguko: 0.872, dhidi ya 0.836 kwenye Nighthawk r1 ya kizazi cha kwanza — zaidi ya mara kumi bora baada ya mizunguko 32 hadi 40.
Kigezo cha marejeo: mizunguko 36, milango 918 ya kubiti mbili, uaminifu wa takriban 0.0023. Sampuli milioni moja zilikusanywa kwa sekunde 19.
Kukokotoa uwezekano mmoja tu wa matokeo kwa njia ya kawaida kunagharimu takriban operesheni 10²² — takriban siku mbili za kompyuta kuu ya Frontier.
Kuzalisha sampuli milioni zilezile kwa njia ya kawaida: takriban operesheni 1.2 × 10²⁷, au karibu miaka 110 kwenye Frontier.
Jaribio zima lilitumia takriban dakika 11 za muda wa kompyuta ya kwanta.
“Udanganyifu” wa kawaida unaojulikana — kukata saketi vipande vipande ili kuiga alama — unapungukiwa angalau mara kumi na alama iliyopimwa.

Maandishi madogo

Miaka 110 ni makadirio kwa algorithimu moja mahususi ya kawaida, si kikomo kamili. Inadhani kumbukumbu isiyo na kikomo, jambo linalonufaisha upande wa kawaida. Mbinu nyingine — kutumia tena kazi kwa uwezekano mwingi, uigaji wa makadirio — zingeweza kupunguza gharama. Na, waandishi wanaandika, historia ya kipimo-linganishi hiki inasema baadhi yake zitafanya hivyo.

Kipimo-linganishi ambacho yeyote anaweza kurudia

Kwa mujibu wa waandishi, huu ni uthibitisho wa kwanza wa ubora wa kwanta katika uchukuaji sampuli wa kawaida wa saketi nasibu kwenye kichakataji cha kibiashara, kinachopatikana kwa wengi, ambacho watumiaji wengi wasio wataalamu wanaweza kurudia. Saketi, data — zikiwemo sampuli milioni moja — na msimbo viko wazi kwa umma.