研究者が量子コンピュータの性能を測定する方法を開発

ウォータールー大学の研究者は、量子コンピュータの性能を測定する方法を開発し、機械のための普遍的な標準を確立するのに役立つ可能性があります。

新しい方法は、サイクルベンチマーキングと呼ばれ、研究者はスケーラビリティの可能性を評価するために使用しています。この方法は、さまざまな量子プラットフォームを比較するために使用されることもあります。

ジョエル・ウォールマンは、ウォータールー大学の数学学部と量子コンピューティング研究所の助教授です。

「この発見は、性能と大規模で実用的量子コンピュータを構築するための努力を強化するための標準を確立する上で重要な役割を果たす可能性があります」とウォールマンは述べました。「量子システム内のエラーを特性付けて修正するための一貫した方法は、量子プロセッサの評価方法を標準化し、さまざまなアーキテクチャの進歩を公平に比較できるようにします。」

サイクルベンチマーキングは、量子コンピューティングのユーザーが競合するハードウェアプラットフォームを比較し、各プラットフォームの能力を高めるのに役立ちます。

現在、量子コンピューティングの競争は世界中で激化しています。クラウド量子コンピューティングプラットフォームとサービスは増えており、Microsoft 、IBM、Googleなどの大手企業は新しい技術を不断に開発しています。

サイクルベンチマーキング方法は、任意の量子コンピューティングアプリケーションにおけるエラーの総確率を決定することによって機能します。これは、ランダム化されたコンパイルを介してアプリケーションが実装される際に発生します。サイクルベンチマーキングは、量子プロセッサの能力を測定して比較するための最初のクロスプラットフォーム手段を提供し、ユーザーが作業しているアプリケーションに応じてカスタマイズされています。

ジョセフ・エマーソンは、IQCの教員です。

「Googleの最近の量子優位性の達成により、私たちは『量子発見の時代』の幕開けに立ち至った」とエマーソンは述べました。「これは、エラーのある量子コンピュータが興味深い計算問題の解決策を提供することを意味しますが、その解決策の品質は、高性能コンピュータによって検証できなくなります。」

「サイクルベンチマーキングは、この新しい量子発見の時代に量子コンピューティングの解決策を改善して検証するための必要な解決策を提供します。」

エマーソンとウォールマンは、IQCのスピンオフであるQuantum Benchmark Inc.を設立しました。この会社は、GoogleのQuantum AI Effortを含む世界をリードする量子コンピューティング企業に技術をライセンスしています。

量子力学は、量子コンピュータを非常に強力な計算機械に変えました。量子コンピュータは、従来のコンピューターよりも複雑な問題を効率的に解決できます。

キュービットは、量子コンピュータの基本的な処理単位ですが、非常に繊細です。システム内の不完全性やノイズの源は、量子計算の際にエラーを引き起こす可能性があります。

量子コンピューティングをさらに進める第一歩は、1つまたは2つのキュービットを持つ小規模な量子コンピュータを制御することです。大規模な量子コンピュータは、機械学習や複雑なシステムシミュレーションなどのより複雑なタスクを実行できますが、エラーの可能性は、キュービットが追加され、量子システムが拡大するにつれて増加します。

量子システムが特性付けられると、ノイズとエラーのプロファイルが生成されます。これは、プロセッサが要求された計算を実行しているかどうかを示します。すべての重大なエラーを特性付ける必要があり、量子コンピュータの性能を理解したりスケールアップしたりするためには不可欠です。

ウォールマン、エマーソン、インスブルック大学の研究者グループは、量子コンピュータに影響を与えるすべてのエラー率を評価する方法を開発しました。この新しい技術は、インスブルック大学のイオントラップ量子コンピュータに実装され、エラー率は量子コンピュータのサイズが拡大するにつれて上昇しないことがわかりました。

「サイクルベンチマーキングは、量子コンピュータの全体的な設計をスケールアップするための正しい軌道にいるかどうかを信頼性高く確認するための最初の方法です」とウォールマンは述べました。「これらの結果は重要です。なぜなら、すべての量子コンピューティングプラットフォーム全体でエラーを特性付けるための包括的な方法を提供するからです。」