असामान्य रूप से इंटरकनेक्टिंग क्वैब, डी-वेव ने क्वांटम कंप्यूटर की गति को काफी बढ़ा दिया

"द ग्रेट वेव इन कानागावा" - 19 वीं शताब्दी के जापानी कलाकार कातुषिकी होकुसाई द्वारा एक वुडकट

मार्च की शुरुआत में, डी-वेव सिस्टम ने क्वांटम एनीलिंग के सिद्धांत पर अपने नए कंप्यूटर को चालू करने की घोषणा की। नई मशीन ने कई तकनीकी सुधार किए, साथ ही साथ घटकों के भौतिक स्थान को महत्वपूर्ण रूप से बदल दिया। इसका क्या मतलब है? डी-वेव के ऑनलाइन संसाधनों के साथ, उपयोगिता की स्थिति के पास एक उपकरण आकार लेने लगा है।

एक चिकनी कंप्यूटर बनाना

इससे पहले कि आप स्वादिष्ट भरने के लिए जाएं, आपको पहले कुकी के किनारे पर कुतरना होगा - यानी, पता करें कि मात्रात्मक annealing क्या है? अधिकांश कंप्यूटर एक सरल तरीके से काम करते हैं: दो संख्याओं को जोड़ने के लिए, हम तर्क गेट्स का एक सेट बनाते हैं जो अतिरिक्त प्रदर्शन करेंगे। प्रत्येक गेट इनपुट डेटा पर अपने स्पष्ट रूप से परिभाषित संचालन का एक सेट करता है।

लेकिन यह गणना करने का एकमात्र तरीका नहीं है। अधिकांश कार्यों को लिखा जा सकता है ताकि वे ऊर्जा को कम करने के कार्य के बराबर हों। इस संस्करण में, कार्य एक ऊर्जा परिदृश्य है, और समाधान उस पर न्यूनतम संभव ऊर्जा है। लब्बोलुआब यह है कि इस ऊर्जा को दर्शाते हुए बिट वैल्यू का एक संयोजन खोजना है।

ऐसा करने के लिए, आपको एक फ्लैट ऊर्जा परिदृश्य के साथ शुरू करने की आवश्यकता है: सभी बिट्स में न्यूनतम ऊर्जा होगी। तब हम धीरे-धीरे और सावधानी से बिट्स के आसपास के परिदृश्य को बदलते हैं जब तक कि यह हमारे कार्य का प्रतिनिधित्व करना शुरू नहीं करता है। यदि सब कुछ सही ढंग से किया जाता है, तो बिट्स न्यूनतम ऊर्जा के साथ एक स्थिति में रहेंगे। हम उनके मूल्यों पर विचार करके समाधान प्राप्त करते हैं।

हालांकि यह सब क्वांटम भौतिकी के बिना काम करता है, डी-वेव क्वांटम बिट्स (क्वैबिट्स) की मदद से ऐसा करता है। इसका मतलब यह है कि एक दूसरे के साथ सहसंबंधी है - इसे क्वांटम उलझाव कहा जाता है। नतीजतन, वे अपने मूल्यों को एक साथ बदलते हैं, और अलग से नहीं।

सुरंग

नतीजतन, क्वांटम टनलिंग के रूप में जाना जाने वाला एक प्रभाव संभव हो जाता है। उच्च ऊर्जा की स्थिति में फंसे एक qubit की कल्पना करें। पास में कम ऊर्जा के साथ एक राज्य है जिसमें क्वेट जाना चाहते हैं। लेकिन वहां पहुंचने के लिए, उसे पहले और अधिक ऊर्जा के साथ एक राज्य में जाने की जरूरत है। शास्त्रीय प्रणाली में, यह कम ऊर्जा वाले राज्य को प्राप्त करने के लिए एक बाधा में बदल जाता है। लेकिन एक क्वांटम क्वबिट में, यह एक ऊर्जा बाधा के माध्यम से सुरंग कर सकता है, कम ऊर्जा वाले राज्य में प्रवेश कर सकता है।

ये दो गुण एक कंप्यूटर को अनुमति दे सकते हैं जो डी-वेव द्वारा नियंत्रित होता है जो क्लासिक की तुलना में कुछ समस्याओं का समाधान ढूंढ सकता है।

लेकिन शैतान छोटी-छोटी बातों में छिपा है। एक कंप्यूटर में, ऊर्जा परिदृश्य को क्वैब के बंधन (भौतिक संघ) द्वारा बनाया गया है। लिंकिंग नियंत्रित करता है कि एक qubit का मूल्य बाकी के मूल्य को कितना प्रभावित करता है।

यह क्षण हमेशा डी-वेव से मशीन के लिए एक समस्या रहा है। आदर्श परिस्थितियों में, प्रत्येक qubit का हर दूसरी qubit के साथ कनेक्शन होगा। लेकिन इतनी बड़ी संख्या में कनेक्शन का आयोजन अव्यवहारिक है।

अपने आप ही हाथ

कनेक्शन की कमी के परिणाम बहुत गंभीर हैं। कुछ कार्यों को केवल डी-वेव मशीनों पर हल करने के लिए फिर से नहीं किया जा सकता है। और कभी-कभी, ऐसे मामलों में जहां कार्य को फिर से किया जा सकता है, गणना अप्रभावी होगी। कल्पना करें कि समस्या को हल करने के लिए, आपको संख्याओं को एक और तीन के साथ जोड़ना होगा, लेकिन वे सीधे जुड़े नहीं हैं। इस मामले में, आपको उन दोनों के लिए सामान्य रूप से क्वाइब देखना होगा। मान लीजिए कि एक पंचम पंचक से जुड़ा है, और दो पंचक पंचक और तीन से जुड़ा है। तब तार्किक qubit एक पहले और पांचवें का एक संयोजन होगा। तार्किक qubit तीन - दूसरे और तीसरे का एक संयोजन। डी-वेव इस क्रम को श्रृंखला की लंबाई कहते हैं। इस मामले में, लंबाई दो है।

लॉजिकल क्विबिट्स प्राप्त करने के लिए फिजिकल क्वैबिट्स की चेन में कनेक्शन के कारण, कम क्वैब्स गणना के लिए उपलब्ध रहते हैं।

कनेक्टिविटी को बढ़ाने के लिए डी-वेव ने और भी अधिक जटिल क्वेट पैटर्न बनाने की योजना बनाई। अधिक से अधिक कनेक्टिविटी, जंजीरों की लंबाई जितनी कम होती है, उतनी ही मुक्त तार्किक कतारें होती हैं। और अगर क्वैब को एक साथ कसकर जोड़ा जाता है, और कनेक्टिविटी बड़ी है, तो इस तरह की मशीन की मदद से अधिक समस्याओं को हल किया जा सकता है।

कुछ कार्यों को संरचित करने की दक्षता बेहद कम होगी, यानी डी-वेव वास्तुकला केवल उनके समाधान के लिए उपयुक्त नहीं है। लेकिन कनेक्टिविटी बढ़ने के साथ, अनुचित कार्यों की संख्या घट जाएगी।

मशीन के पिछले संस्करण में, मशीन के पिछले संस्करण की तुलना में विकर्ण ब्लॉकों की संयोजकता में सुधार के लिए आठ टुकड़ों के ब्लॉक में बटेर वितरित किए गए थे। नतीजतन, श्रृंखला की लंबाई के साथ स्थिति में कुछ हद तक सुधार हुआ है।


डी-वेव 2000 क्यू आर्किटेक्चर

अब डी-वेव को एक कनेक्टिविटी योजना में बदल दिया गया है जिसे "पेगासस की गणना" के रूप में जाना जाता है। मुझे नहीं पता कि इसका सही वर्णन कैसे किया जाए, इसलिए मैं इसका वर्णन एक कठोर ग्राफ़ सिद्धांत के दृष्टिकोण से बहुत सही ढंग से नहीं करता, लेकिन यह अधिक स्पष्ट है। आठ खण्डों के समान ब्लॉकों के बजाय, मशीन में अब दो प्रकार के ब्लॉक हैं: आठ टुकड़े और दो टुकड़े।

पहले की तरह, आठ चौराहों के ब्लॉक में, आंतरिक और बाहरी छोरों के साथ स्थित हैं। लेकिन, जैसा कि वीडियो में दिखाया गया है, अब आंतरिक और बाहरी छोरों में अतिरिक्त कनेक्शन हैं। इसका मतलब यह है कि एक छोटे से ब्लॉक में प्रत्येक qubit के पांच लिंक होते हैं।

स्वयं ब्लॉक अब सही जाली में व्यवस्थित नहीं हैं, और विभिन्न ब्लॉकों से क्वैबिट के बीच अधिक कनेक्शन हैं। पिछली पीढ़ी में, बाहरी छोरों पर बटनों को अन्य छोरों के साथ बाहरी छोरों से जोड़ा गया था, और अब प्रत्येक qubit पड़ोसी ब्लॉकों के आंतरिक और बाहरी छोरों दोनों के साथ जुड़ा हुआ है।



इसके अलावा, विभिन्न ब्लॉकों के बीच लंबी दूरी के संचार का एक नया नेटवर्क दिखाई दिया है। दूरस्थ इकाई में प्रत्येक qubit का एक अन्य qubit के साथ अपेक्षाकृत दूर का संबंध होता है। दूसरे मुख्य बिल्डिंग ब्लॉक के कारण दूर जोड़ों का घनत्व बढ़ जाता है, जिसमें एक जोड़ी का जोड़ होता है। जोड़े मुख्य ब्लॉकों के आसपास स्थित हैं और दूर की कनेक्टिविटी के पूरक हैं।

यह विचार है कि चिप के किनारे पर स्थित आठ क्वैबिट के समूहों में, बॉन्ड डेंसिटी लगभग "आंतरिक समूह" के समान है, जो "चिमेरा" वर्ग के ग्राफ के विपरीत है।

चेन छोटा करना

इस सबका क्या मतलब है? सबसे पहले, "चिमेरा" और "पेगासस" कॉलम की समानता का अर्थ है कि "चिमेरा" के लिए विकसित कोड को "पेगासस" पर भी काम करना चाहिए। बढ़ी हुई कनेक्टिविटी का मतलब है श्रृंखला की लंबाई कम और विश्वसनीयता में वृद्धि।

ताकि आप कल्पना कर सकें कि नया ग्राफ स्थिति को कितना बेहतर बनाता है, मैं कहूंगा कि विकर्ण कनेक्शन के साथ एक वर्ग जाली को "चिमेरा" प्रकार के ग्राफ़ में छह इकाइयों की श्रृंखला और "पेगासस" प्रकार के ग्राफ़ में दो इकाइयों की आवश्यकता होती है। सामान्य तौर पर, जंजीरों की लंबाई दो या अधिक बार कम हो जाती है। नतीजतन, ऑपरेटिंग समय 30-75% तक कम हो जाता है।

नए ग्राफ के अलावा, डी-वेव ने तकनीकी स्तर पर कंप्यूटर के काम में सुधार किया: क्वैब का शोर स्तर कम है, और उनकी संख्या में काफी वृद्धि हुई है। कंपनी की योजना नए आर्किटेक्चर का उपयोग करके क्वाइबेट्स की संख्या को 5000 (2000 से) तक लाने की है। इन सभी स्थापत्य परिवर्तनों का अर्थ है कि बहुत अधिक भौतिक qubits का उपयोग स्वतंत्र तार्किक लोगों के रूप में किया जा सकता है, इसलिए उन्नयन बहुत अधिक महत्वपूर्ण होगा।