हालका कम्प्युटिङ क्षमतालाई क्वान्टम कम्प्युटरले कहिले उछिन्छ भन्ने यी नयाँ क्यूपीयू बेञ्चमार्कले देखाउने

काठमाडौं ।

जर्मनीको जुलिच रिसर्च सेन्टरको टोलीद्वारा गरिएको नयाँ क्वान्टम कम्प्युटिङ बेञ्चमार्क परीक्षणले विभिन्न क्वान्टम प्रोसेसिङ युनिट (क्यूपीयू) हरूका बलिया पक्ष र कमजोरीहरू देखाएको छ।

यस परीक्षणमा आईबीएम, क्वान्टिन्युअम, आयोनक्यू, रिजेट्टी र आईक्यूएमजस्ता पाँच आपूर्तिकर्ताहरूका १९ वटा क्यूपीयूको तुलना गरिएको थियो, जसको उद्देश्य उच्च प्रदर्शन कम्प्युटिङ (एचपीसी) मा कुन चिपहरू बढी स्थिर र भरपर्दो छन् भन्ने पत्ता लगाउनु थियो।

स्पेस डटकमका अनुसार यी क्वान्टम प्रणालीहरूलाई “विड्थ” (कुल क्वबिट संख्या) र “डेप्थ” (२-क्वबिट गेटहरूका लागि सर्किटको जटिलता र समय) मा परीक्षण गरिएको थियो। दुई-क्वबिट गेट भनेको दुईवटा आपसमा जडित क्वबिटमा एकैचोटि कार्य गर्ने अपरेशनहरू हुन् भने डेप्थले सर्किटको लम्बाइ जनाउँछ।

आईबीएम का क्यूपीयूहरूले डेप्थमा सबभन्दा राम्रो प्रदर्शन गरे भने क्वान्टिन्युअमले विड्थमा अग्रता देखायो, जहाँ बढी संख्यामा क्वबिटहरू परीक्षण गरिएको थियो। आईबीएमका क्यूपीयू हरूले पछिल्ला संस्करणहरूमा विशेष गरी पुरानो इगल र नयाँ हेरोन चिपबीच उल्लेखनीय सुधार देखाएको थियो।

यी नतिजाहरू १० फेब्रुअरीमा arXiv प्रिप्रिन्ट डाटाबेसमा अपलोड गरिएको अध्ययनमा प्रस्तुत गरिएको हो। अध्ययनअनुसार प्रदर्शनमा आएको सुधार केवल हार्डवेयरमा होइन, फर्मवेयरको गुणस्तर र फ्र्याक्शनल गेट्सको प्रयोगमा पनि निर्भर छ। हेरोन चिपमा उपलब्ध फ्र्याक्शनल गेट्सले सर्किटको जटिलता कम गर्न मद्दत पुर्‍याउँछन्।

तर आईबीएमको अघिल्लो फेज क्यूपीयूभन्दा प्रति लेयर्ड गेट आधा त्रुटिहरू मात्र हेरोन चिपको पछिल्लो संस्करण आईबीएम माराकेशले भने अपेक्षित सुधार देखाउन सकेन।

सानो आकारका कम्पनीहरूले पनि उल्लेखनीय प्रगति गरेका छन्। विशेषगरी क्वान्टिन्युअम को एक चिपले ५६-क्वबिटको विड्थमा बेञ्चमार्क पास गरेको थियो। यो महत्त्वपूर्ण छ किनभने यसले केही सन्दर्भमा क्वान्टम कम्प्युटरले हालको क्लासिकल कम्प्युटरको क्षमतालाई नाघ्नसक्ने संकेत दिन्छ।

“क्वान्टिन्युअम H2-1 को सन्दर्भमा, ५० र ५६ क्वबिटका प्रयोगहरू पहिले नै एचपीसी प्रणालीहरूले सटिक अनुकरण गर्न सक्ने क्षमताभन्दा माथि छन्, तर नतिजा अझै पनि अर्थपूर्ण छन्,” अनुसन्धानकर्ताहरूले आफ्नो प्रिप्रिन्ट अध्ययनमा लेखेका छन्।

विशेष रूपमा, क्वान्टिन्युअम एच२-१ चिपले ५६ क्वबिटमा ४,६२० वटा दुई-क्वबिट गेटहरू प्रयोग गरेर एलआर-क्यूएओए को तीन तह सञ्चालन गरेको थियो।

वैज्ञानिकहरूले आफ्नो अध्ययनमा लेखेका छन्, “हाम्रो जानकारीअनुसार, यो वास्तविक क्वान्टम हार्डवेयरमा एफसी कम्बिनेटोरियल अप्टिमाइजेशन समस्या समाधान गर्न क्यूएओएको सबैभन्दा ठूलो प्रयोग हो जुन सामान्य अनुमानभन्दा राम्रो नतिजा दिन प्रमाणित गरिएको छ।”

लाइभसाइन्सका अनुसार परीक्षण गरिएको प्रणालीहरूमा सबैभन्दा बढी डेप्थमा समस्या समाधान गर्न सफल क्यूपीयू आईबीएमको फेज थियो। १०,००० तहसम्मको एलआर-क्यूएओए (जसमा झन्डै १० लाख दुई-क्वबिट गेटहरू प्रयोग भएका थिए) सहितको १००-क्वबिट समस्यामा गरिएको परीक्षणमा फेजले करिब ३०० तहसम्म केही कोहेरेन्ट जानकारी कायम राख्न सकेको थियो। सबैभन्दा कमजोर प्रदर्शन भने रिजेट्टीको Ankaa-2 क्यूपीयूको थियो।

टोलीले क्यूपीयूको व्यावहारिक प्रयोगमा कति सक्षम छ भन्ने मापन गर्न यो बेञ्चमार्क विकास गरेको थियो। त्यसका लागि, परीक्षण एकदमै स्पष्ट, स्थिर नियमहरूमा आधारित, सजिलै चलाउन मिल्ने, प्लेटफर्म-निरपेक्ष (अर्थात विभिन्न प्रकारका क्वान्टम प्रणालीहरूमा प्रयोग गर्न मिल्ने) र प्रदर्शनसँग सम्बन्धित अर्थपूर्ण मेट्रिकहरू दिने हुनुपर्थ्यो।

उनीहरूको बेञ्चमार्क म्याक्स कट समस्या नामक परीक्षणमा आधारित छ। यो परीक्षणमा एउटा ग्राफ दिइन्छ जसमा धेरै भर्टेक्स अर्थात् नोड र एजहरू हुन्छन्। प्रणालीलाई ती नोड हरूलाई दुई भागमा विभाजन गर्न भनिन्छ ताकि दुई समूहबीचको एज संख्या अधिकतम होस्।

वैज्ञानिकहरूले दस्तावेजमा उल्लेख गरे अनुसार यो परीक्षण उपयोगी छ किनभने यो गणनात्मक रूपमा अत्यन्तै कठिन छ र यसमा प्रयोग गरिएको ग्राफको साइज बढाएर यसको कठिनता पनि बढाउन सकिन्छ।

जब कुनै प्रणालीको नतिजा पूर्ण रूपमा मिश्रित अवस्थामा पुग्छ — अर्थात्  परीक्षणकर्ताको नतिजासँग फरक छुट्याउन नसकिने अवस्थामा — त्यस्तो प्रणालीले परीक्षण असफल भएको मानिन्छ।

कम्प्युटर वैज्ञानिकहरूले थपे, यो बेञ्चमार्क परीक्षण प्रोटोकल सस्तोमा सञ्चालन गर्न मिल्ने, सरल र स्केलेबल भएकाले सानो नमुना सेटमै पनि अर्थपूर्ण नतिजा दिनसक्ने खालको छ।

तर यो नयाँ बेञ्चमार्क परीक्षणमा केही कमजोरीहरू पनि छन्। उदाहरणका लागि, प्रदर्शन निश्चित तालिका मापदण्डमा निर्भर हुन्छ, जसको अर्थ कम्प्युटेसनको क्रममा मापदण्डहरू गतिशील रूपमा परिवर्तन गर्न सकिँदैन, जसले गर्दा तीलाई अनुकूलन गर्न सकिँदैन।

वैज्ञानिकहरूले उनीहरूको परीक्षणसँगै अन्य प्रस्तावित बेञ्चमार्कहरूमार्फत प्रदर्शनका महत्वपूर्ण पक्षहरू समेट्ने प्रयास गर्नुपर्छ र तीमध्ये सबैभन्दा स्पष्ट नियम र उपयोगिता भएको परीक्षण दीर्घकालीन रूपमा प्रयोगमा रहनेछ भन्ने सुझाएका छन्।