Автор: Бахмат М.
Оценка производительности и возможностей квантовых компьютеров необходима для понимания их прогресса, сравнения различных систем и определения их потенциала для решения реальных задач. Однако бенчмаркинг квантовых систем представляет собой уникальные вызовы по сравнению с классическими компьютерами.
Проблемы бенчмаркинга
Традиционные бенчмарки, ориентированные на аппаратные ограничения, дают ограниченное представление о производительности в реальных приложениях. Текущий подход часто не способен ясно продемонстрировать бизнес-ценность для руководителей, не обладающих глубокими знаниями в квантовой области. Необходимы бенчмарки, которые оценивают весь квантовый стек, включая взаимодействие аппаратного обеспечения, программного обеспечения и облачных сервисов. Также бенчмарки должны быть связаны с производительностью приложений и представлены в формате, понятном в реальном контексте.
Предлагаемые подходы к бенчмаркингу
Эксперты отрасли предлагают создание бенчмарков, основанных на приложениях и независимых от конкретных поставщиков квантовых стеков. Такие бенчмарки должны использовать:
- Стандартизированные метрики, учитывающие скрытые затраты между квантовым и классическим уровнями.
- Наборы данных, основанные на реальных сценариях использования в различных отраслях.
- Воспроизводимые методы бенчмаркинга.
- Результаты, понятные для бизнес-руководителей с минимальными или нулевыми знаниями о квантовых технологиях.
Ключевые метрики для бенчмаркинга могут включать:
- Удобство использования: Оценка простоты обучения, выразительности (диапазона решаемых задач), уровня модуляции (упаковки подпрограмм) и прозрачности (документации).
- Время выполнения: Время, необходимое для выполнения алгоритма, включая повторения.
- Время до решения (TTS): Метрика, учитывающая этапы отображения, решения и обработки результата.
- Валидность и эффективность: Оценка соответствия решения ограничениям и его эффективности.
- Стоимость: Финансовые затраты на задачу или энергозатраты.
Текущая ситуация и перспективы
Бенчмаркинг аппаратного обеспечения в настоящее время подчеркивает инженерные вызовы в создании полнофункциональных, отказоустойчивых квантовых компьютеров на основе различных технологий кубитов. Компании сообщают о количестве физических кубитов, но достижение надежных логических кубитов остается критически важным следующим шагом.
IBM поставила задачи, такие как вызов 100×100, целью которого является демонстрация способности вычислять непредвзятые наблюдаемые величины для схем с 100 кубитами и глубиной операций в 100 гейтов за разумное время к 2024 году. Они уверены, что это достижимо с процессорами, такими как Heron, при соблюдении определенных порогов ошибок. Такие системы смогут выполнять схемы, сложность которых превышает возможности лучших классических компьютеров на сегодняшний день.
Эффективный бенчмаркинг, который выходит за рамки чисто технических метрик и фокусируется на производительности в практических приложениях, имеет решающее значение для зрелости отрасли и для помощи бизнесу в использовании квантовых технологий.
