Quantinuum H1 Quantum Computer Beats Classical System at Game Designed To Test Quantum Mechanics

कुछ लोग खेलों को केवल मनोरंजन के रूप में देख सकते हैं, लेकिन इज़राइल में बार-इलान विश्वविद्यालय में प्रो. इमानुएल डल्ला टोरे और उनकी टीम के लिए, खेल खेलना आज के व्यावसायिक क्वांटम कंप्यूटरों की प्रभावशीलता को मापने के लिए उपयोगी है।

हाल ही में प्रकाशित एक अध्ययन में उन्नत क्वांटम टेक्नोलॉजीज, डल्ला टोरे और उनके दो छात्र, मेरोन शेफ़र और डैनियल एज़्स, वर्णन करते हैं कि कैसे उन्होंने 1 का मूल्यांकन करने के लिए विभिन्न तकनीकों पर एक सहयोगी, गणितीय खेल चलाया) क्या सिस्टम ने क्वांटम यांत्रिक गुणों का प्रदर्शन किया और 2) मशीनों ने कितनी बार सही परिणाम दिए। इसके बाद टीम ने परिणामों की तुलना शास्त्रीय कंप्यूटर द्वारा उत्पन्न परिणामों से की।

परीक्षण की गई तकनीकों में से केवल क्वांटिनम सिस्टम मॉडल H1-1, हनीवेल द्वारा संचालित, शास्त्रीय परिणामों से बेहतर प्रदर्शन किया। डल्ला टोरे ने कहा कि शास्त्रीय कंप्यूटर केवल 87.5 प्रतिशत समय ही सही उत्तर देते हैं। H1-1 ने 97 प्रतिशत समय सही उत्तर दिया। (टीम ने अब-सेवानिवृत्त सिस्टम मॉडल H0 पर खेल का परीक्षण किया, जिसने 85 प्रतिशत हासिल किया।)

हम H1 में जो देखते हैं वह यह है कि संभावना 100 प्रतिशत नहीं है, इसलिए यह एक आदर्श मशीन नहीं है, लेकिन यह अभी भी शास्त्रीय सीमा से काफी ऊपर है। यह यंत्रवत् क्वांटम व्यवहार कर रहा है, ”दल्ला टोरे ने कहा।

गेम खेल रहा हूँ

दल्ला टोरे और उनकी टीम द्वारा खेले गए गणितीय खेल में गैर-स्थानीय सहसंबंधों की आवश्यकता होती है। दूसरे शब्दों में, यह एक सहयोगी गेम है जिसमें सिस्टम के हिस्से चुनौतियों को हल करने या अंक प्राप्त करने के लिए संवाद नहीं कर सकते हैं।

डल्ला टोरे ने कहा, “यह कुछ गणितीय नियमों पर आधारित एक सहयोगी खेल है, और खिलाड़ी एक अंक प्राप्त करते हैं यदि वे उन सभी को संतुष्ट कर सकते हैं।” “मुख्य चुनौती यह है कि खेल के दौरान, खिलाड़ी आपस में संवाद नहीं कर सकते। अगर वे संवाद कर सकते हैं, तो यह आसान होगा - लेकिन वे नहीं कर सकते। एक दूसरे से बात किए बिना कुछ बनाने के बारे में सोचें। तो, आप कितना कर सकते हैं इसकी एक सीमा है। इस खेल में मशीनों के लिए, यह शास्त्रीय दहलीज है।”

क्वांटम कंप्यूटर ऐसी समस्याओं को हल करने के लिए विशिष्ट रूप से उपयुक्त हैं क्योंकि वे क्वांटम यांत्रिक गुणों का पालन करते हैं, जो गैर-स्थानीय प्रभावों की अनुमति देते हैं। क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, एक जगह पर मौजूद कोई चीज दूसरी जगह पर मौजूद किसी चीज को तुरंत प्रभावित कर सकती है।

“यह प्रयोग जो दर्शाता है वह यह है कि एक गैर-स्थानीय प्रभाव है, जिसका अर्थ है कि जब आप किसी एक को मापते हैं, तो आप वास्तव में तुरंत दूसरों को प्रभावित कर रहे हैं,” डल्ला टोरे ने कहा।

कम शोर, उच्च प्रदर्शन

डल्ला टोरे क्वांटिनम तकनीक के प्रदर्शन का श्रेय उनके “शोर” के निम्न स्तर को देते हैं।

आज संचालित होने वाले सभी वाणिज्यिक क्वांटम कंप्यूटर विभिन्न स्रोतों से शोर या हस्तक्षेप का अनुभव करते हैं। इस तरह के शोर को खत्म करना या दबाना प्रौद्योगिकी को बढ़ाने और दोष सहिष्णु प्रणालियों को प्राप्त करने के लिए आवश्यक है, एक डिजाइन सिद्धांत जो त्रुटियों को पूरे सिस्टम में कैस्केडिंग से रोकता है और सर्किट को दूषित करता है।

“इस संदर्भ में शोर का मतलब सिर्फ एक अपूर्णता है - यह एक टाइपो की तरह है,” डल्ला टोरे ने कहा “तो, एक क्वांटम कंप्यूटर एक गणना करता है और कभी-कभी यह आपको गलत उत्तर देता है। तकनीकी शब्द NISQ है, शोर मध्यवर्ती पैमाना[{” attribute=””>quantum computing. This is the general name of all the devices that we have right now. These are devices that are quantum, but they are not perfect ones. They make some mistakes.”

For Dr. Brian Neyenhuis, Commercial Operations Group Leader at Quantinuum, projects such as Dalla Torre’s are useful benchmarks of early quantum computers and, also help demonstrate and more clearly understand the difference between classical and quantum computation.

After seeing the initial results from the H0 system, he worked with Dalla Torre to run it again on the upgraded H1 system (still only using six qubits).

“We knew from a large number of standard benchmarks that the H1 system was a big step forward for us, but it was still nice to see such a clear signal that the improvements that we had made translated directly to better performance on this non-local game,” Dr. Neyenhuis said.

What’s next

Dalla Torre and his students completed the experiment through the Microsoft Azure Quantum platform. “Being able to do this kind of work on the cloud is vital for the growth of quantum experimentation,” he said. “The fact that I was sitting in Israel at Bar-Ilan University and I could connect to the computers and use them using on the internet, that’s something amazing.”

Dalla Torre and his team would like to expand this sort of research in the future, especially as commercial quantum computers add qubits and reduce noise.

Reference: “Playing Quantum Nonlocal Games with Six Noisy Qubits on the Cloud” by Meron Sheffer, Daniel Azses and Emanuele G. Dalla Torre, 22 January 2022, Advanced Quantum Technologies.
DOI: 10.1002/qute.202100081