2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Квантовое превосходство
Сообщение28.10.2019, 06:17 
Заслуженный участник


18/01/15
3103
Видел сообщение в Ленте, что квантовый компьютер в Гугле достиг "квантового превосходства". Хочу спросить, на какой конкретно задаче ? Может, кто-нибудь из участников знает ?

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение28.10.2019, 07:29 
Аватара пользователя


31/10/08
1244
vpb
Вот тут https://www.nasa.gov/feature/ames/quantum-supremacy пишут о задачи, вернее синтетическом тесте известным как “quantum circuits" в русском переводе как "квантовая цепь" используется для оценки времени жизни кубитов.

ИХМО пока рановато говорить о превосходстве. Для превосходства нужно ещё подождать 3-5 лет до внедрения "долгоживущих" кубитов. Вот тогда можно будет решать задачи минимизации.

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение28.10.2019, 19:54 


27/02/09
253
Насколько я понял, здесь то же самое подробнее.

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение29.10.2019, 22:41 
Заслуженный участник


18/01/15
3103
Спасибо за ссылки. Статью в Натуре посмотрел, ничего не понял. Может, кто-нибудь может объяснить, что за задачу они решали, на языке обычной математики ?

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение30.10.2019, 06:28 
Аватара пользователя


31/10/08
1244
https://ai.googleblog.com/2019/10/quant ... mable.html
Цитата:
Each run of a random quantum circuit on a quantum computer produces a bitstring, for example 0000101. Owing to quantum interference, some bitstrings are much more likely to occur than others when we repeat the experiment many times.

Генерируется случайная функция $R$ упрощается и ищут, то число которое она выпадает чаще всего на всём диапазоне $X=[0;2^{53}]$.

Строим гистограмму.
Т.е. все полученные числа $R(X)$ сортируют и группируют по диапазонам и ищут диапазон с максимальным числом повторов.

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение31.10.2019, 01:02 
Заслуженный участник


18/01/15
3103
Всё равно малопонятно. Ну да ладно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение31.10.2019, 01:40 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


16/07/14
8454
Цюрих
vpb в сообщении #1422944 писал(а):
Может, кто-нибудь может объяснить, что за задачу они решали, на языке обычной математики ?
Сэмплирование из некоторого хитрого распределения. Каждая квантовая схема задает распределение на битовых строках. Соответственно если мы задаем распределение на квантовых схемах - мы получаем новое распределение. И из этого распределения сэмплировать на классическом компьютере сложно.
Товарищи показали, что для небольших схем (для которых еще можно сделать классическую эмуляцию) они сэмплируют правильно, и просэмплировали для больших схем (правильно или нет - никто не знает, т.к. на классическом компьютере это проверить нельзя).

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение31.10.2019, 14:30 
Заслуженный участник


20/07/09
4026
МФТИ ФУПМ
Может, разъяснение Скотта Ааронсона будет понятнее
https://www.scottaaronson.com/blog/?p=4317
Цитата:
Q3. What calculation is Google planning to do, or has it already done, that’s believed to be classically hard?

So, I can tell you, but I’ll feel slightly sheepish doing so. The calculation is: a “challenger” generates a random quantum circuit $C$ (i.e., a random sequence of 1-qubit and nearest-neighbor 2-qubit gates, of depth perhaps $20$, acting on a 2D grid of $n = 50$ to $60$ qubits). The challenger then sends $C$ to the quantum computer, and asks it apply $C$ to the all-0 initial state, measure the result in the $\{0,1\}$ basis, send back whatever $n$-bit string was observed, and repeat some thousands or millions of times. Finally, using its knowledge of $C$, the classical challenger applies a statistical test to check whether the outputs are consistent with the QC having done this.

So, this is not a problem like factoring with a single right answer. The circuit $C$ gives rise to some probability distribution, call it DC, over $n$-bit strings, and the problem is to output samples from that distribution. In fact, there will typically be $2^n$ strings in the support of DC—so many that, if the QC is working as expected, the same output will never be observed twice. A crucial point, though, is that the distribution DC is not uniform. Some strings enjoy constructive interference of amplitudes and therefore have larger probabilities, while others suffer destructive interference and have smaller probabilities. And even though we’ll only see a number of samples that’s tiny compared to $2^n$, we can check whether the samples preferentially cluster among the strings that are predicted to be likelier, and thereby build up our confidence that something classically intractable is being done.

So, tl;dr, the quantum computer is simply asked to apply a random (but known) sequence of quantum operations—not because we intrinsically care about the result, but because we’re trying to prove that it can beat a classical computer at some well-defined task.

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение31.10.2019, 15:30 


10/03/16
3995
Aeroport
Nemiroff в сообщении #1423268 писал(а):
a “challenger” generates a random quantum circuit $C$ (i.e., a random sequence of 1-qubit and nearest-neighbor 2-qubit gates, of depth perhaps $20$, acting on a 2D grid of $n = 50$ to $60$ qubits). The challenger then sends $C$ to the quantum computer, and asks it apply $C$ to the all-0 initial state, measure the result in the $\{0,1\}$ basis, send back whatever $n$-bit string was observed


Я конечно не понимаю смысл букафф random sequence of 1-qubit, nearest-neighbor 2-qubit gates, acting on a 2D grid of $n = 50$ to $60$ qubits и т.д., а начиная с The challenger then sends $C$ to the quantum computer меня не по-детски триггернуло. Они утверждают, что эльфы убивают орков гораздо эффективнее людей, потому что воображаемый маня-мирок был спроектирован специально под эльфовое превосходство над людьми что квантовый компьютер хорошо решает задачу, специально спроектированную под квантовый компьютер? Есть возможность генерировать
Nemiroff в сообщении #1423268 писал(а):
thousands or millions
реализаций этого самого распределения на обычном компе? Или это надо читать статью за 10 баксов? )

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение31.10.2019, 15:55 
Заслуженный участник


20/07/09
4026
МФТИ ФУПМ
Прочитайте FAQ по ссылке: там есть похожие вопросы-ответы.
Цитата:
Q4. But if the quantum computer is just executing some random garbage circuit, whose only purpose is to be hard to simulate classically, then who cares? Isn’t this a big overhyped nothingburger?

Before quantum supremacy, by definition, the QC skeptics can all laugh to each other that, for all the billions of dollars spent over $20+$ years, still no quantum computer has even once been used to solve any problem faster than your laptop could solve it, or at least not in any way that depended on its being a quantum computer. In a post-quantum-supremacy world, that’s no longer the case. A superposition involving $2^{50}$ or $2^{60}$ complex numbers has been computationally harnessed, using time and space resources that are minuscule compared to $2^{50}$ or $2^{60}$.

I keep bringing up the Wright Flyer only because the chasm between what we’re talking about, and the dismissiveness I’m seeing in some corners of the Internet, is kind of breathtaking to me. It’s like, if you believed that useful air travel was fundamentally impossible, then seeing a dinky wooden propeller plane keep itself aloft wouldn’t refute your belief … but it sure as hell shouldn’t reassure you either.

Цитата:
Q6. If quantum supremacy calculations just involve sampling from probability distributions, how do you check that they were done correctly?

I already gave you the short version in my answer to Q3: you check by doing statistics on the samples that the QC returned, to verify that they’re preferentially clustered in the “peaks” of the chaotic probability distribution DC. One convenient way of doing this, which Google calls the “linear cross-entropy test,” is simply to sum up $Pr[C \text{ outputs } s_i]$ over all the samples $s_1,\ldots,s_k$ that the QC returned, and then to declare the test a “success” if and only if the sum exceeds some threshold—say, $bk/2n$, for some constant b strictly between 1 and 2.

Admittedly, in order to apply this test, you need to calculate the probabilities $Pr[C \text{ outputs } s_i]$ on your classical computer—and the only known ways to calculate them require brute force and take $~2n$ time. Is that a showstopper? No, not if $n$ is $50$, and you’re Google and are able to handle numbers like $2^{50}$ (although not $2^{1000}$, which exceeds a googol, har har). By running a huge cluster of classical cores for (say) a month, you can eventually verify the outputs that your QC produced in a few seconds—while also seeing that the QC was many orders of magnitude faster. However, this does mean that sampling-based quantum supremacy experiments are almost specifically designed for $~50$-qubit devices like the ones being built right now. Even with $100$ qubits, we wouldn’t know how to verify the results using all the classical computing power available on earth.

(Let me stress that this issue is specific to sampling experiments like the ones that are currently being done. If Shor’s algorithm factored a $2000$-digit number, it would be easy to check the result by simply multiplying the claimed factors and running a primality test on them. Likewise, if a QC were used to simulate some complicated biomolecule, you could check its results by comparing them to experiment.)

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение31.10.2019, 17:56 


10/03/16
3995
Aeroport
Nemiroff

Я кажется понял. Есть хаотическая динамическая система, порождающая двоичные цепочки длиной 50. Причем в теории каждый из $2^{50}$ вариантов должен встречаться примерно с одинаковой частотой (система детерминирована, поэтому о вероятности говорить бессмысленно). На не очень больших выборках эксперимент не противоречит теории, а на очень больших кросс-энтропийный тест показывает одних цепочек перед другими. Сгенерировать неск. реализаций цепочек на классическом компе по-видимому можно, однако достигнуть порога отвержения гипотезы о равномерности распределения может только Гугл, и только для $L_c\leqslant50$

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение02.11.2019, 04:32 
Заслуженный участник


18/01/15
3103
Хотя я понял очень-очень смутно, всё равно спасибо всем ответившим. Попробую как-нибудь почитать книжки.

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение02.11.2019, 07:18 
Аватара пользователя


24/03/19
147
ozheredov в сообщении #1423302 писал(а):
Причем в теории каждый из $2^{50}$ вариантов должен встречаться примерно с одинаковой частотой (система детерминирована, поэтому о вероятности говорить бессмысленно).

Насколько я понял, это неверно. Порождалось именно что НЕравномерное распределение. А это гораздо сложная задача.

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение02.11.2019, 14:30 
Заслуженный участник


20/07/09
4026
МФТИ ФУПМ
Я это так понимаю (поправьте, если я не прав).

Генерируется квантовая логическая схема (квантовая цепь). Если на вход цепи подать вектор из одних нулей, на выходе будет некоторое конкретное детерминированное квантовое состояние.
Это состояние является линейной комбинацией всех возможных двоичных векторов длины $n$ (мы все измерения мы будем проводить в базисе $0-1$).
Типично, все коэффициенты линейной комбинации ненулевые, ну или по крайней мере многие из $2^n$ коэффициентов ненулевые. Далее, саму линейную комбинацию непосредственно мы не наблюдаем, когда мы измеряем состояние, то мы получаем только один из возможных двоичных векторов. Вероятность получения конкретного вектора пропорциональна квадрату модуля коэффициента в линейной комбинации.
Итого, мы получаем состояние, мы его измеряем, мы получаем двоичный вектор. Повторяем стопицот раз -- получаем некоторый случайный набор из пространства двоичных векторов длины $n$.

И должен у нас получиться тоже некоторый случайный набор на пространстве этих векторов. Как проверить, что получилось "одно и то же"? Сперва мы моделируем цепь на классическом компьютере, это долго и сложно, но мы получаем ответ, из него мы вычисляем правильное распределение векторов. Потом мы проверяем, правда ли то, что нам выдал квантовый компьютер, -- это выборка из получившегося распределения -- это уже обычная мат. статистика.

 Профиль  
                  
 
 Re: Квантовое превосходство
Сообщение03.11.2019, 00:01 
Аватара пользователя


31/10/08
1244
Судя по всему это наиболее полное описание алгоритма:
https://arxiv.org/pdf/1807.10749.pdf

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 16 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: Karan, Toucan, PAV, maxal, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group