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アルゴリズムを量子コンピュータに適合させること、またその逆も然り

27
9月
,
2021
Yuval Boger

シンデレラが靴をなくしたとき、その解決策には自由がなかった。伝説によれば、魔法の靴を楽に履ける女性は一人しかいなかった。

幸いなことに、アルゴリズムと量子コンピュータの間の適合を作ろうとする場合、自由度はもっとたくさんある。

アルゴリズムを実行するために『十分なコンピューター』があることを確認する必要性は、量子コンピューターの現状が限定的であることを示している。量子ビットの数が100に満たず、量子ビットにノイズがある場合、すべてのアルゴリズムがうまく実行できるわけではない。

フィットを見つける動機は2つある:1つ目は、あるアルゴリズムを既存の量子コンピューターで実行すること。もう1つは、アルゴリズムの特定のバージョンを実行するために、量子コンピュータがどの程度の規模である必要があるかを理解することである。

フィットを見つけるために何ができるのか?純粋に量子コンピュータの領域にとどまるとしても、かなりのことができる:

  • アルゴリズムを単純化する。
  • より多くの量子ビットを持つコンピュータを使う。
  • 回路の深さと量子ビットのトレードオフ:量子ビットを追加してアンシラ量子ビットを増やせば、回路が浅くなり、ノイズの影響を受けにくくなることがある。
  • 必要な精度を下げる。例えば、状態準備(確率質量関数を量子ビットにロードするプロセス)は多くのアルゴリズムで重要なステップですが、おそらくその値は99.9%の精度である必要はなく、97%の精度でも十分です。
  • 演算の順序を変える。例えば(この前の記事を参照)a*a-b*bを計算する場合、まずa*aを計算し、それからb*bを計算することもできるが、これを(a+b)*(a-b)と書き直すこともでき、おそらくその方がより効率的な実装になる。
  • アルゴリズムのある時点で不要になった量子ビットを特定し、再利用する。

このフィッティングのプロセスは、単なる学術的なものではない。目的のアルゴリズムが現在の量子コンピュータに適合しないことが確実であっても、それを実行するために必要なコンピュータの規模を知りたいと思うかもしれない。

ポイントは、フィッティングは重要だが、多くの実験が必要かもしれないということだ。しかし、このような実験をゲートレベルのソフトウェア設計ツールで行うのは非常に難しい。Classiq量子アルゴリズム設計プラットフォームは、設計者が自由に制約条件を変更でき、その制約条件を満たす解を自動的に見つけることができるからです。

例えば、州準備のスイートスポットを見つける方法については、以下のビデオをご覧いただきたい。

国家準備のスイートスポットを見つける

シンデレラが靴をなくしたとき、その解決策には自由がなかった。伝説によれば、魔法の靴を楽に履ける女性は一人しかいなかった。

幸いなことに、アルゴリズムと量子コンピュータの間の適合を作ろうとする場合、自由度はもっとたくさんある。

アルゴリズムを実行するために『十分なコンピューター』があることを確認する必要性は、量子コンピューターの現状が限定的であることを示している。量子ビットの数が100に満たず、量子ビットにノイズがある場合、すべてのアルゴリズムがうまく実行できるわけではない。

フィットを見つける動機は2つある:1つ目は、あるアルゴリズムを既存の量子コンピューターで実行すること。もう1つは、アルゴリズムの特定のバージョンを実行するために、量子コンピュータがどの程度の規模である必要があるかを理解することである。

フィットを見つけるために何ができるのか?純粋に量子コンピュータの領域にとどまるとしても、かなりのことができる:

  • アルゴリズムを単純化する。
  • より多くの量子ビットを持つコンピュータを使う。
  • 回路の深さと量子ビットのトレードオフ:量子ビットを追加してアンシラ量子ビットを増やせば、回路が浅くなり、ノイズの影響を受けにくくなることがある。
  • 必要な精度を下げる。例えば、状態準備(確率質量関数を量子ビットにロードするプロセス)は多くのアルゴリズムで重要なステップですが、おそらくその値は99.9%の精度である必要はなく、97%の精度でも十分です。
  • 演算の順序を変える。例えば(この前の記事を参照)a*a-b*bを計算する場合、まずa*aを計算し、それからb*bを計算することもできるが、これを(a+b)*(a-b)と書き直すこともでき、おそらくその方がより効率的な実装になる。
  • アルゴリズムのある時点で不要になった量子ビットを特定し、再利用する。

このフィッティングのプロセスは、単なる学術的なものではない。目的のアルゴリズムが現在の量子コンピュータに適合しないことが確実であっても、それを実行するために必要なコンピュータの規模を知りたいと思うかもしれない。

ポイントは、フィッティングは重要だが、多くの実験が必要かもしれないということだ。しかし、このような実験をゲートレベルのソフトウェア設計ツールで行うのは非常に難しい。Classiq量子アルゴリズム設計プラットフォームは、設計者が自由に制約条件を変更でき、その制約条件を満たす解を自動的に見つけることができるからです。

例えば、州準備のスイートスポットを見つける方法については、以下のビデオをご覧いただきたい。

国家準備のスイートスポットを見つける

"キュービット・ガイのポッドキャスト "について

The Qubit Guy(弊社最高マーケティング責任者ユヴァル・ボーガー)がホストを務めるこのポッドキャストは、量子コンピューティングのオピニオンリーダーをゲストに迎え、量子コンピューティングエコシステムに影響を与えるビジネスや技術的な疑問について議論します。ゲストは、量子コンピュータのソフトウェアやアルゴリズム、量子コンピュータのハードウェア、量子コンピューティングの主要なアプリケーション、量子産業の市場調査などについて興味深い見解を提供します。

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