Högpresterande datoranvändare på marknaden för en kvantglödgningsmaskin eller letar efter sätt att få ut det mesta av en som de redan har kommer att dra nytta av en ny, programvara med öppen källkod för att utvärdera dessa framväxande plattformar på individuell qubit-nivå.

"Vi motiverades av behovet av validering och verifiering av kvantglödgare, liknande det som för närvarande görs av organisationer när de köper en ny klassisk superdator, "sa Carleton Coffrin, datavetare och expert på artificiell intelligens i Los Alamos. "De genomför acceptansprov på en enorm uppsättning riktmärken. Vi hade inga bra analoger för det på kvantglödgningsdatorer. För kvantglödgning, vår nya Quantum Annealing Single-qubit Assessment, eller QASA, protokollet ger oss ett verktyg för godkännandeprovning. "

Coffrin är huvudutredare för projektet "Accelerating Combinatorial Optimization with Noisy Analog Hardware, "som utvecklade tidningen, "Single-Qubit Fidelity-utvärdering av kvantglödgningshårdvara."

QASA finns som öppen källkod på github.com/lanl-ansi/QASA. QASA, som utförs parallellt för alla qubits på en kvantglödgningsanordning, ger en detaljerad karakterisering genom framstående mätvärden om enskilda qubits, till exempel deras effektiva temperatur, ljud, och partiskhet. I det viktigaste genombrottet för detta arbete, en-qubit-modellen kan köras parallellt för varje qubit i en kvantglödgande hårdvaruenhet.

"QASA -protokollet kan så småningom hitta en mängd olika användningsområden, som att spåra förbättrad prestanda i kvantglödgningsdatorer och hjälpa hårdvaruutvecklare att upptäcka inkonsekvenser i sina egna enheter, "Sa Coffrin. Med protokollet, användare av kvantglödgare kan också kalibrera sina algoritmer till sina specifika datorer.

"Att karakterisera bruset i systemet är förmodligen det mest påverkande eftersom det är den minst välkända aspekten av hårdvaran, "Kista noterade." Vi kan mäta det, och förstå hur det distribueras över hela hårdvaran. "

Protokollet belyser variabiliteten av qubit -egenskaper över hela datorn. Med denna detaljerade analys av egenskaperna för varje qubit, Quantum Annealer-användare kan använda QASA för att snabbt verifiera konsistensen på hårdvarans qubits och antingen undvika eller kompensera för icke-ideala qubits. Användare använder också denna information för att kalibrera idealiserade kvantsimuleringar som körs på specifika hårdvaruenheter.

Analysen ger också flera viktiga mätvärden, som qubitbrus, som stöder spårning av tekniska förbättringar på kvantglödgningshårdvara när den utvecklas.

Eftersom både portbaserade kvantdatorer och kvantglödgningsdatorer går från vetenskapsprojekt till verkliga uppgifter, att mäta och spåra förändringar i kvant hårdvaruplattformers trohet är avgörande för att förstå dessa enheters begränsningar och kvantifiera framsteg när dessa plattformar fortsätter att förbättras, står det i tidningen.

I en datadriven upptäcktsprocess, Coffrin sa, Los Alamos-teamet använde maskininlärning och data från en D-Wave 2000Q-dator på laboratoriet för att utveckla QASA-protokollet, som kan köras på vilken kvantglödgare som helst.

"Vi körde ett gäng experiment på vår D-Wave, sätta in olika värden för en parameter, och såg vad som hände, "sa han. Resultaten gav en överraskande kurva när de ritades." Vi var tvungna att utveckla en ny teoretisk modell för att motsvara vad som händer. "Därefter utformade teamet en maskininlärningsmetod som passade den teoretiska modellen till data. Kvantumglödgning datorer fungerar på en annan princip än gate-baserade kvantdatorer, som använder grindar som är analoga med de logiska grindarna på en klassisk binär dator.

Quantum annealers utnyttjar en smidig kvantutveckling för att utnyttja grundläggande kvantprinciper för att hitta lösningar av hög kvalitet. Denna process är mer specialiserad än portbaserad dator men är fortfarande tillräcklig för att lösa utmanande beräkningsproblem inom områden som magnetiska material, maskininlärning och optimering, som alla är beroende av optimering, eller hitta det bästa svaret bland alla troliga svar. Till exempel, att hitta den kortaste vägen för en lastbil som tappar paket på flera platser är ett klassiskt optimeringsproblem.