IBM၊ AMD နှင့် Oak Ridge အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်းရှိ စွမ်းအင်ဌာန၏ Quantum Science Center တို့သည် တူညီသောစက်ရုံတွင်တည်ရှိသော quantum နှင့် classical hardware များကို အခြေခံ၍ တည်ဆောက်ထားသော quantum error correction အတွက် ပူးတွဲဒီဇိုင်းပလက်ဖောင်းတစ်ခုကို ယနေ့တွင် ထုတ်ဖော်ပြသခဲ့သည်။ နယူးယောက်၊ Poughkeepsie ရှိ IBM ၏ quantum site တွင် 120-qubit IBM Quantum Nighthawk processor အပါအဝင် IBM quantum ကွန်ပျူတာများကို AMD Instinct MI355X GPU များနှင့် 5th Gen AMD EPYC CPU များတွင်တည်ဆောက်ထားသော ORNL စွမ်းဆောင်ရည်မြင့်ကွန်ပျူတာစနစ် Umbra နှင့် တွဲဖက်တည်ရှိသည်။ AMD hardware သည် သုတေသန၏ classical ဘက်ခြမ်းဖြစ်သော decoding၊ optimization နှင့် software orchestration တို့ကို ပံ့ပိုးပေးသည်။
ကွမ်တမ်အမှားပြင်ဆင်ခြင်းအတွက် ဂန္ထဝင်ကွန်ပျူတာ
အမှားပြင်ဆင်သည့်ကုဒ်များသည် ကွမ်တမ်အချက်အလက်များကို ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ qubit အများအပြားတွင် ပျံ့နှံ့စေပြီး ပြဿနာလက္ခဏာများအတွက် အထပ်ထပ်စစ်ဆေးမှုများ ပြုလုပ်သည်။ ဂန္ထဝင်ကွန်ပျူတာတစ်လုံးသည် စစ်ဆေးမှုအဆင့်တိုင်းကို ဖတ်ပြီး မည်သည့် qubit များ မှားယွင်းသွားသည်ကို လုပ်ဆောင်ပြီး IBM သည် decoding ဟုခေါ်သော အလုပ်ဖြစ်ပြီး decoder သည် ကွမ်တမ်ပရိုဆက်ဆာနှင့် လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင် လုပ်ဆောင်ရသည်။ ယနေ့ခေတ်တွင် ကွမ်တမ်ကွန်ပျူတာများနှင့် HPC cluster များသည် တူညီသောအဆောက်အအုံတွင် ရှားရှားပါးပါးသာ ရှိနေသောကြောင့် သုတေသီများသည် cloud မှတစ်ဆင့် ကွမ်တမ်စက်သို့ ရောက်ရှိကာ ဂန္ထဝင်အလုပ်ကို သီးခြားစနစ်များတွင် လုပ်ဆောင်ပြီး သီးခြား API များမှတစ်ဆင့် နှစ်ခုကို ချိတ်ဆက်ကြသည်။ handoff တိုင်းသည် နှောင့်နှေးမှုကို တိုးစေပြီး အဖွဲ့တစ်ဖွဲ့ လုပ်ဆောင်နိုင်သော စမ်းသပ်မှုများကို ကန့်သတ်ထားသည်။
ဒီပလက်ဖောင်းက တစ်ဝက်နှစ်ခုကို ကပ်လျက်ထားတာကြောင့် သုတေသီတွေဟာ အခြေခံအဆောက်အအုံတွေကို ကိုယ်တိုင်တည်ဆောက်စရာမလိုဘဲ ၎င်းဝန်ဆောင်မှုပေးဖို့ ရည်ရွယ်ထားတဲ့ workflow တွေအတွင်းမှာ တကယ့် quantum hardware တွေရဲ့ error correction ကို စမ်းသပ်နိုင်ပါတယ်။ IBM ရဲ့အဆိုအရ ဒီပလက်ဖောင်းမှာ concatenated code တွေ၊ space-time code တွေ၊ algorithm-aware decoders တွေ၊ hardware-aware circuit optimization and compilation တွေနဲ့ software orchestration တွေကို single stack ထဲမှာ ထည့်သွင်းထားတယ်လို့ ဆိုပါတယ်။
ပစ်မှတ်တစ်ခုမှာ hierarchical error correction ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် module တစ်ခုအတွင်းရှိ qubit များကိုကာကွယ်ပေးသည့် inner code တစ်ခုကို inner code ၏ logical qubit များကို ထုပ်ပိုးထားသည့် outer code တစ်ခုအောက်တွင် layer လုပ်ထားသည်။ IBM သုတေသနပြုချက်သည် ထိုချဉ်းကပ်မှုကို trillion logical operations များတွင် ထည့်သွင်းထားပြီး layer တစ်ခုစီတွင် decoding ဖြစ်ပေါ်သည်။
“Umbra နဲ့အတူ ကျွန်တော်တို့ဟာ အခုဆိုရင် အကြံဉာဏ်အသစ်တွေကို စမ်းသပ်ပြီး ချဉ်းကပ်မှုတွေကို အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ အကဲဖြတ်ကာ ပိုမိုယုံကြည်စိတ်ချရတဲ့ ကွမ်တမ်ကွန်ပျူတာတွေအတွက် အုတ်မြစ်ချပေးတော့မှာပါ” ဟု ကွမ်တမ်သိပ္ပံစင်တာ၏ ဒါရိုက်တာ Travis Humble က ပြောကြားခဲ့သည်။
Umbra မှာ MI355X GPU တွေနဲ့ 5th Gen EPYC CPU တွေ
quantum ဘက်ခြမ်းမှာ Nighthawk က သုတေသီတွေကို square-lattice ချိတ်ဆက်မှု၊ IBM processor architecture တွေထဲမှာ အမြင့်ဆုံး၊ circuit throughput မြင့်မားခြင်းနဲ့ IBM ရဲ့ Quantum System API ကနေတစ်ဆင့် real-time pulse control တွေကို ပေးပါတယ်။ သုတေသီတွေဟာ mid-circuit မှာရှိတဲ့ qubits တွေကို တိုင်းတာနိုင်သလို၊ ရလဒ်ကို real-time မှာ လုပ်ဆောင်နိုင်သလို၊ qubits တွေကို noise ကနေ ကာကွယ်ပေးတဲ့ signal တွေရဲ့ တိကျတဲ့ အချိန်ကိုက်မှုကိုလည်း သတ်မှတ်နိုင်ပြီး၊ raw measurement signal တွေနဲ့ တိုက်ရိုက်အလုပ်လုပ်နိုင်ပါတယ်။ အဲဒါက အဖွဲ့တစ်ဖွဲ့ကို error correction နည်းလမ်းတစ်ခုချင်းစီရဲ့ qubits၊ အချိန်၊ samples နဲ့ classical resources တွေမှာ ဘယ်လောက်ကုန်ကျလဲဆိုတာကို နှိုင်းယှဉ်နိုင်ပြီး GPU acceleration က ဘယ်နေရာမှာ အအထောက်အကူပြုဆုံးလဲဆိုတာကို ရှာဖွေနိုင်ပါတယ်။
ဂန္ထဝင်ဘက်တွင်၊ MI355X အရှိန်မြှင့်စက်များသည် သုတေသီများအား EPYC CPU များက orchestration ကို ကိုင်တွယ်ခြင်းဖြင့် decoder များကို အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ လေ့ကျင့်ပေးပြီး အကဲဖြတ်နိုင်စေပါသည်။ Co-location သည် decoding နှင့် conditional execution အတွက် latency ကို နိမ့်ကျစေပြီး၊ quantum program သည် တွက်ချက်မှုအလယ်တွင် ပြုလုပ်သော တိုင်းတာမှုအပေါ် အခြေခံ၍ ၎င်း၏နောက်လုပ်ဆောင်ချက်ကို ရွေးချယ်သည့်နေရာဖြစ်သည်။ IBM သို့မဟုတ် AMD နှစ်ခုစလုံးသည် node counts၊ GPU သို့မဟုတ် CPU ပမာဏများ၊ decoding latency ကိန်းဂဏန်းများ သို့မဟုတ် deployment အတွက် benchmarks များကို မထုတ်ပြန်ခဲ့ပါ။ AMD သည် latency နိမ့်သောထိန်းချုပ်မှုနှင့် readout အတွက် adaptive SoCs နှင့် FPGAs များနှင့် hybrid quantum strategy ၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းအဖြစ် quantum accelerators များကို orchestrating အတွက် ROCm ကို သီးခြားစီဖော်ပြထား သော်လည်း၊ ကြေငြာချက်တွင် ၎င်းတို့ကို Umbra တွင် မထည့်သွင်းထားပါ။
ဒီပလက်ဖောင်းဟာ အဖွဲ့အစည်းသုံးခုကြားက အစောပိုင်းလုပ်ငန်းတွေကို တိုးချဲ့ထားပါတယ်။ IBM နဲ့ ORNL တို့ဟာ Quantum Science Center မှတစ်ဆင့် ပူးပေါင်းဆောင်ရွက်ပြီးဖြစ်ပြီး နှစ်ခုစလုံးဟာ IBM quantum ကွန်ပျူတာတွေနဲ့ Frontier စူပါကွန်ပျူတာတို့ရဲ့ သံလိုက်ပစ္စည်းတွေကို တုပပြီး fusion fuel ပစ္စည်းတစ်ခုရဲ့ မော်လီကျူးဖွဲ့စည်းပုံတွေကို တွက်ချက်တဲ့ workload တွေကို ပြသခဲ့ပါတယ်။ AMD နဲ့အတူ IBM ဟာ sample-based quantum diagonalization မှာ classical diagonalization အဆင့်ကို အရှိန်မြှင့်ဖို့ AMD GPU တွေကို အသုံးပြုနေပြီး ကုမ္ပဏီနှစ်ခုဟာ AMD ချစ်ပ်တွေမှာ quantum အမှားတွေကို decode လုပ်တဲ့ algorithm တစ်ခုကို သရုပ်ပြခဲ့ပါတယ်။
ORNL စူပါကွန်ပျူတာနှင့် ချိတ်ဆက်ရန် စီစဉ်ထားသည်
ပလက်ဖောင်းသည် တန်နက်ဆီပြည်နယ်၊ အုတ်ရစ်ချ်မြို့ရှိ Oak Ridge Leadership Computing Facility နှင့် ချိတ်ဆက်မည်ဖြစ်ပြီး ORNL သည် ၎င်း၏ AMD အခြေပြု စူပါကွန်ပျူတာဖြစ်သော Lux နှင့် ချိတ်ဆက်မှုတစ်ခုကိုလည်း ဖော်ပြထားသောကြောင့် quantum လုပ်ငန်းများကို ဓာတ်ခွဲခန်း၏ ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော AI နှင့် သိပ္ပံနည်းကျ ကွန်ပျူတာ အခြေခံအဆောက်အအုံ၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းအဖြစ် လုပ်ဆောင်နိုင်မည်ဖြစ်သည်။ IBM နှင့် AMD တို့သည် ပူးပေါင်းဆောင်ရွက်မှုသည် AMD compute၊ networking နှင့် open software ၏ အနာဂတ်မျိုးဆက်များကို quantum ကွန်ပျူတာများနှင့် မည်သို့ပူးတွဲဒီဇိုင်းဆွဲနိုင်မည်ကို စူးစမ်းလေ့လာမည်ဟု ပြောကြားခဲ့သည်။ ထိုချိတ်ဆက်မှုများကို စီစဉ်ထားသည့်အတိုင်း ဖော်ပြထားပြီး ကြေငြာချက်တွင် ပလက်ဖောင်းအတွက် ပြီးစီးမည့်ရက်စွဲ၊ ပြင်ပဝင်ရောက်ခွင့်အချိန်ဇယား သို့မဟုတ် ယေဘုယျရရှိနိုင်မှုမှတ်တိုင်ကို မဖော်ပြထားပါ။
ယင်းကြိုးပမ်းအားထုတ်မှုသည် DOE ၏ Quantum Genesis မစ်ရှင်နှင့် ၂၀၂၈ ခုနှစ်တွင် သိပ္ပံနည်းကျသက်ဆိုင်ရာ quantum ကွန်ပျူတာတစ်ခု တည်ထောင်ရန် ရည်မှန်းချက်နှင့် ကိုက်ညီပါသည်။ မစ်ရှင်၏ Q ပြိုင်ပွဲသည် ၂၀၂၈ ခုနှစ်နှောင်းပိုင်းတွင် hard operation ၁၀၀,၀၀၀ ကို လုပ်ဆောင်နေသော logical qubits ၁၀၀ ကို ပစ်မှတ်ထားပြီး IBM ၏ လက်ရှိစမ်းသပ်မှုများသည် logical qubits ၇၀ နှင့် hard operation ၄၃၈ ခုသို့ ရောက်ရှိပြီး လုပ်ဆောင်ချက်အရေအတွက်တွင် ၂၃၀x ခန့် ကွာဟချက်ရှိသည်။ error correction နှင့် HPC workflows အကြောင်း အဖွဲ့များ သင်ယူခဲ့ရာများသည် ၂၀၂၉ ခုနှစ်တွင် ပေးအပ်ရန် စီစဉ်ထားသော fault-tolerant quantum ကွန်ပျူတာ IBM Quantum Starling အတွက် အသိပေးလိမ့်မည်ဟု IBM က ပြောကြားခဲ့သည်။
“ဤပူးတွဲဒီဇိုင်းပလက်ဖောင်းသည် ချို့ယွင်းချက်ခံနိုင်ရည်ရှိသော ကွမ်တမ်ကွန်ပျူတာကို လက်တွေ့အကောင်အထည်ဖော်ရန် လိုအပ်သော တိုးချဲ့နိုင်သော၊ ထိရောက်သော ကွန်ပျူတာအခြေခံအဆောက်အအုံကို တည်ဆောက်ရန်အတွက် အရေးကြီးသော ခြေလှမ်းတစ်ခုဖြစ်ပါသည်” ဟု AMD ၏ အမှုဆောင်ဒုတိယဥက္ကဋ္ဌနှင့် နည်းပညာအရာရှိချုပ် Mark Papermaster က ပြောကြားခဲ့သည်။
အမေဇုံ