Computadora cuántica "más conectada" de la topología Pegasus de D-Wave que mejorará el aprendizaje automático

Empresa canadiense de computación cuántica D-Wave anunció la próxima generación de su topología de computación cuántica, Pegasus, el miércoles. Pegasus representa una mejora significativa para la tecnología de Quimera de la generación actual de D-Wave.

Según un documento técnico que describe la nueva arquitectura, «En la topología de Quimera, se considera que los qubits tienen una longitud nominal de 4 (cada qubit está conectado a 4 «qubits ortogonales a través de acopladores internos) y grado de 6 (cada qubit está conectado a 6 qubits diferentes a través de acopladores). En la familia Pegasus, los qubits tienen una longitud nominal de 12 y un grado de 15». D-Wave afirma que esto es «dos veces y media más conectividad», en un comunicado de prensa.

Esta conectividad se logra al agregar un tercer tipo de conexión. Los diseños de Pegasus y Chimera utilizan qubits organizados vertical y horizontalmente. Estos se conectan utilizando acopladores internos que conectan qubits con orientaciones opuestas, y acopladores externos que conectan qubits que están en la misma fila o columna. La arquitectura de Pegasus agrega acopladores impares, «conectando pares de qubit paralelos en filas o columnas adyacentes», según el documento técnico. D-Wave publicó una visualización de cómo funciona esto:

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Imagen: D-Wave

La conectividad entre qubits influye en cómo se resuelven los problemas. Una conectividad más alta permite resolver problemas más complejos utilizando el mismo número de qubits. Del mismo modo, con una mayor conectividad, se necesitan menos qubits para resolver problemas.

«Los Qubits terminan representando variables en un problema, y ​​las conexiones entre qubits pueden representar relaciones o restricciones entre las variables», dijo el vicepresidente de diseño del procesador D-Wave, Mark Johnson. . «La conectividad Qubit no afecta la velocidad de resolver el problema directamente».

Para problemas más grandes que la cantidad de qubits disponibles en el procesador, los desarrolladores pueden segmentar un problema en trozos calculables individualmente, con cada fragmento reensamblado para proporcionar una respuesta determinada . Las herramientas para segmentar estos problemas están disponibles en D-Wave Leap, con herramientas para generar la topología Pegasus disponible en D-Wave Ocean.

En contraste, el diseño Bristlecone de 72 qubit de Google solo tiene conectividad para el vecino más cercano, mientras que las computadoras cuánticas IBM Q de la generación actual tienen 20 qubits, conectadas por una red simétrica de skew-square. Otros factores, incluido el ruido, influyen en el rendimiento de las computadoras cuánticas, y IBM sugiere que el «volumen cuántico» es una medida más significativa para medir las capacidades de una computadora cuántica. Mide el número de qubits, la conectividad de los qubits en la computadora, la tasa de error de los cálculos y la medida en que las operaciones se pueden ejecutar en paralelo.

La disparidad en el número de qubits en los sistemas de D-Wave. y los proveedores que compiten entre sí son el resultado de diferentes enfoques filosóficos sobre cómo se construyen estos sistemas. El enfoque de D-Wave para la computación cuántica se basa en un diseño centrado en la optimización binaria cuadrática sin restricciones (QUBO). Estrictamente hablando, los sistemas D-Wave deben entenderse como «recocidos cuánticos», que no son precisamente computadores cuánticos de propósito general, no serían útiles para tareas como la factorización de enteros, que serían necesarias para romper los sistemas de cifrado de uso común. 19659006] Los usuarios empresariales han aprovechado los sistemas cuánticos de D-Wave en las tareas de optimización. El fabricante alemán de automóviles Volkswagen y la firma japonesa de componentes para automóviles Denso han trabajado (por separado) con D-Wave para desarrollar modelos de optimización del flujo de tráfico. De manera similar, la Universidad de Tohoku en Japón usó computadoras cuánticas D-Wave para desarrollar modelos de evacuación de tsunamis, como parte de una investigación relacionada con el Gran Terremoto de Japón Oriental de marzo de 2011.

Se pondrá en funcionamiento un sistema de 5,000 qubit hasta ahora sin nombre. acceso a la nube a mediados de 2020, con instalación en las instalaciones disponible a mediados de 2020.

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