19 வினாடிகள் எதிர் ஒரு நூற்றாண்டு மீக்கணினி வேலை

குவாண்டம் மேன்மை (quantum advantage) என்பது, எந்த மரபான மீக்கணினியும் நியாயமான நேரத்தில் முடிக்க முடியாத ஒரு பணியைக் குவாண்டம் கணினி செய்ய முடியும் என்று காட்டுவது. நிலையான சோதனை சீரற்ற-சுற்று மாதிரியெடுப்பு: சீரற்ற முறையில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட குவாண்டம் வாயில்களின் வரிசையைப் பல டஜன் க்யூபிட்களுக்குப் பயன்படுத்தி, பின்னர் அவற்றை அளப்பது. விளைவு, மரபான கணினிகள் மீளுருவாக்க மிகப் பெரும் சிரமப்படும் ஒரு நிகழ்தகவுப் பரவலிலிருந்து எடுக்கப்பட்ட 0, 1 சரங்களின் ஓட்டம்.

ஒரு முக்கியக் குறிப்பு: இந்தப் பணிக்கு நடைமுறைப் பயன் எதுவும் இல்லை. இது ஒரு அளவுகோல் — மூலக் கணிப்பு ஆற்றலுக்கான ஒரு நிறுத்துக்கடிகாரம்.

இரு பக்கமும் ஒரு பந்தயம்

53 க்யூபிட்களுடன் Sycamore செயலி பந்தயத்தைத் தொடங்கியது; அதைத் தொடர்ந்து Zuchongzhi 2.0, 2.1, 67 க்யூபிட்களுடன் Sycamore, 83 செயல்படும் க்யூபிட்களுடன் Zuchongzhi 3.0 வந்தன. மறுபக்கம், மரபான வழிமுறைகள் தொடர்ந்து மேம்பட்டு, இந்தச் சோதனைகளை மீளுருவாக்கும் செலவைப் பல அளவு வரிசைகள் குறைத்தன. எனவே ஒவ்வொரு கூற்றும், எந்த மரபான பணியுடன் ஒப்பிடப்படுகிறது என்பதைத் துல்லியமாகச் சொல்ல வேண்டும்.

இதுவரை, இந்த அனைத்துச் செயல்விளக்கங்களும், அந்த நோக்கத்துக்காகக் கவனமாக இசைவிக்கப்பட்ட பிரத்யேக ஆய்வக இயந்திரங்களிலேயே நடந்தன.

மேகக்கணிமை வழியாக வாடகைக்கு எடுத்த செயலி

BlueQubit (சான் பிரான்சிஸ்கோ) என்ற புத்தொழில் நிறுவனத்தைச் சேர்ந்த குழு, EPFL மற்றும் XPRIZE அறக்கட்டளையைச் சேர்ந்த சக ஆய்வாளர்களுடன் இணைந்து, ஒரு IBM Nighthawk r2 செயலியைப் பயன்படுத்தியது: 12 × 10 சதுர வலையில் 120 மீக்கடத்தும் க்யூபிட்கள். IBM-இன் நிலையான Qiskit கருவிகளுடன், மேகக்கணிமை வழியாக, எந்தச் சிறப்பு அளவுத்திருத்தமும் இன்றி அதை அணுகினர். ஆசிரியர்கள் IBM-ஐச் சேர்ந்தவர்கள் அல்லர்: IBM-இன் புத்தொழில் திட்டத்தின் மூலம் இயந்திரத்தைப் பயன்படுத்தினர்; தங்கள் கருத்துகள் IBM-இன் கருத்துகள் அல்ல என்றும் குறிப்பிடுகின்றனர்.

அவர்கள் 102 இணைப்பிகளால் இணைக்கப்பட்ட 61 க்யூபிட்களைப் பயன்படுத்தினர் — மூன்று க்யூபிட்கள் அவற்றின் அளவுத்திருத்தத் தரவு காரணமாக விலக்கப்பட்டன.

முடிவை நேரடியாகச் சரிபார்ப்பது சாத்தியமில்லை: மரபான கணினிகளால் செய்ய முடியாதது துல்லியமாக அதுதான். எனவே குழு, சுற்றின் நம்பகத்தன்மைக்கு (fidelity) இரண்டு சார்பற்ற மதிப்பீடுகளைப் பயன்படுத்தியது:

• ஒரு “கண்ணாடி” சோதனை: ஒரு சுற்றை இயக்கி, பின்னர் அதன் துல்லியமான தலைகீழை இயக்கி, க்யூபிட்கள் தொடங்கிய நிலைக்கே திரும்புகின்றனவா என்று சரிபார்ப்பது — உருவகப்படுத்தல் தேவையில்லை;
• ஒரு “ஒட்டு” சோதனை: உருவகப்படுத்தக்கூடிய அளவுக்குச் சிறிய 3 அல்லது 4 துண்டுகளாகச் சுற்றை வெட்டி, ஒவ்வொரு துண்டையும் சரிபார்ப்பது.

எண்கள்

• இரு மதிப்பீடுகளும் அளக்கப்பட்ட ஒவ்வொரு ஆழத்திலும் ஒத்துப்போகின்றன.
• ஒரு சுழற்சிக்கான நம்பகத்தன்மை: 0.872; முதல் தலைமுறை Nighthawk r1-இல் 0.836 — 32 முதல் 40 சுழற்சிகளுக்குப் பின் பத்து மடங்குக்கும் மேல் சிறந்தது.
• குறிப்புப் புள்ளி: 36 சுழற்சிகள், 918 இரு-க்யூபிட் வாயில்கள், சுமார் 0.0023 நம்பகத்தன்மை. பத்து லட்சம் மாதிரிகள் 19 வினாடிகளில் சேகரிக்கப்பட்டன.
• ஒரே ஒரு வெளியீட்டு நிகழ்தகவை மரபான முறையில் கணக்கிடச் சுமார் 10²² செயல்பாடுகள் ஆகும் — ஃபிரான்டியர் மீக்கணினிக்குச் சுமார் இரண்டு நாட்கள்.
• அதே பத்து லட்சம் மாதிரிகளை மரபான முறையில் உருவாக்க: சுமார் 1.2 × 10²⁷ செயல்பாடுகள், அதாவது ஃபிரான்டியரில் சுமார் 110 ஆண்டுகள்.
• முழுச் சோதனைக்கும் சுமார் 11 நிமிட குவாண்டம் கணினி நேரமே ஆனது.
• அறியப்பட்ட மரபான “ஏமாற்று வழிகள்” — மதிப்பெண்ணைப் போலியாகப் பெறச் சுற்றைத் துண்டுகளாக வெட்டுவது — அளக்கப்பட்ட மதிப்பெண்ணைவிட குறைந்தது பத்து மடங்கு பின்தங்குகின்றன.

நுணுக்கமான நிபந்தனைகள்

110 ஆண்டுகள் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட மரபான வழிமுறைக்கான மதிப்பீடு; முழுமையான வரம்பு அல்ல. அது வரம்பற்ற நினைவகத்தை அனுமானிக்கிறது; இது மரபான பக்கத்துக்குச் சாதகமானது. வேறு முறைகள் — பல நிகழ்தகவுகளுக்கிடையே செய்த வேலையை மீண்டும் பயன்படுத்துவது, தோராயமான உருவகப்படுத்தல்கள் — செலவைக் குறைக்கக்கூடும். இந்த அளவுகோலின் வரலாறு, அவற்றில் சில அதைச் செய்யும் என்று சொல்கிறது என ஆசிரியர்கள் எழுதுகின்றனர்.

யார் வேண்டுமானாலும் மீண்டும் இயக்கக்கூடிய அளவுகோல்

ஆசிரியர்களின் கூற்றுப்படி, இது நிலையான சீரற்ற-சுற்று மாதிரியெடுப்பில் குவாண்டம் மேன்மைக்கு, நிபுணர் அல்லாத பெரும்பாலான பயனர்கள் மீளுருவாக்கக்கூடிய, வணிகரீதியான, பரவலாக அணுகக்கூடிய ஒரு செயலியில் கிடைத்த முதல் செயல்விளக்கம். சுற்றுகள், தரவு — பத்து லட்சம் மாதிரிகள் உட்பட — நிரல் அனைத்தும் பொதுவில் கிடைக்கின்றன.