Qual è l'architettura "Pegasus" di D-Wave?

In che modo l'architettura Pegasus di D-Wave è diversa dall'architettura Chimera?

— user1271772
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Risposte:

Pegasus è il primo cambiamento fondamentale nell'architettura di D-Wave dal D-Wave One.

D-Wave Two, 2X e 2000Q utilizzavano tutti l'architettura "Chimera", che consisteva in celle unitarie di grafici . Le quattro generazioni di macchine D-Wave hanno appena aggiunto più qubit aggiungendo sempre più celle unitarie uguali. $K_{4,4}$

In Pegasus, l'attuale struttura delle celle unitarie è sostanzialmente cambiata per la prima volta. Invece del grafico Chimera in cui ogni qubit può avere al massimo 6 qubit, il grafico Pegasus consente a ciascun qubit di accoppiarsi con altri 15 qubit.

Una macchina è già stata realizzata con 680 qubit Pegasus (confrontarlo con 2048 qubit Chimera nel D-Wave 2000Q).

Il lavoro è stato presentato da Trevor Lanting di D-Wave, quattro giorni fa:

— user1271772
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Ora puoi generare grafici Pegasus con la versione di networkx di D-Wave. In combinazione con il loro algoritmo di Minorminer puoi verificare se i tuoi problemi si integreranno nella loro nuova architettura: github.com/dwavesystems/dwave_networkx/commit/…

— Mark Fingerhuth,

PDF di presentazione con diapositive duplicate.

— Indolente il

Video del discorso su AQC youtube.com/watch?v=05ovPNxmfjE&feature=youtu.be

— Davide Venturelli

Spero che questo contributo tardivo non sia un contributo insignificante, ma come menzionato in uno dei commenti sopra, usando la versione D-Waves di NetworkX è possibile visualizzare la rete Pegasus. Ho allegato alcune immagini qui delle architetture Pegasus 2 (P2) e Pegasus 6 (P6) usando D-Wave NetworkX.

Il motivo per cui trovo Pegasus interessante è che l'architettura consente cicli di numeri dispari e, ovviamente, l'ovvio ingrandimento al massimo grado. L'incapacità teorica per Chimera di avere cicli dispari è limitante, ma praticamente può essere approssimata usando tecniche di incorporamento minori e forse chimera imperfetta, ma ovviamente Pegasus lo supera del tutto.

— DTOC
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Queste sono belle illustrazioni! Ma ciò che non posso facilmente determinare da queste immagini o dalla presentazione DWAVE collegata nei commenti all'altra risposta è la seguente --- c'è una bella descrizione matematica della struttura grafica dell'architettura di Pegasus? Dai tuoi commenti è chiaro che non è un grafico bipartito (un buon punto di partenza), e i diagrammi suggeriscono che qualcosa come una struttura del vicino più vicino su una grata quadrata gioca un ruolo. Ma è possibile descrivere più o meno con precisione quali sono i vertici e gli insiemi di bordi?

— Niel de Beaudrap il

@NieldeBeaudrap Stai chiedendo il codice che genera l'elenco di coppie di vertici?

— Andrew O

@AndrewO: Quello farebbe; sebbene intendessi solo una semplice specifica matematica se disponibile, proprio come , specifica un grafico parametrizzato da e .

V = Z_{k} \times Z_{n}

$V = \mathbb Z_k \times \mathbb Z_n$

E = {{(a, b), (a^{'}, b^{'})} : a, a^{'} \in Z_{k}, b, b^{'} \in Z_{n}, a^{'} \in {a - 1, a, a + 1}, b^{'} \in {b - 1, b, b + 1}}

$E = \{ \, \{(a, \! b), (a'\!, \! b') \} \, : \, a, a' \in \mathbb Z_k, \; b, b'\in \mathbb Z_n, \; a' \in \{a{-}1,a,a{+}1 \},\; b' \in \{b{-} 1,b,b{+}1\} \, \}$

n

$n$

k

$k$

— Niel de Beaudrap,

@NieldeBeaudrap Ti ho inviato alcuni file via email. Inoltre, ha ancora la cellula bipartita K44 se guardi da vicino. Ogni forma a "L" è una cella unitaria K44. Se hai installato le cose di D-Wave puoi cercare pegasus.py per vedere come generano il grafico. Ho la mia versione di hacking insieme da quando l'immagine è stata pubblicata per la prima volta nell'ottobre 2017.

— Andrew O

@AndrewO: Grazie per i file. È bello sapere che le "cellule L" sono K44. Vedo anche un modello ricorrente di K42 - tra le "colonne" di ogni L e la metà sinistra della "fila" della L immediatamente a est-sud-est di esso; e anche tra le "file" di ogni L e la metà inferiore della colonna della L immediatamente a nord-nord-ovest --- disposte in una struttura reticolare triangolare, e anche alcune catene di qubit in lunghe file e colonne . Proverò a vedere se riesco a trovare pegasus.py da qualche parte per sezionare il codice o formalizzare queste osservazioni.

— Niel de Beaudrap,

In che modo l'architettura Pegasus di D-Wave è diversa dall'architettura Chimera?

Vedi: " Pegasus: il secondo grafico di connettività per hardware di ricottura quantistica su larga scala " (22 gennaio 2019), di Nike Dattani (Harvard), Szilard Szalay (Wigner Research Center) e Nick Chancellor (Durham). Le cifre sono state fatte con il loro software open source PegasusDraw .

"I 128 qubit del primo annealer commerciale quantistico (D-Wave One, pubblicato nel 2011) sono stati collegati [da un grafico chiamato Chimera (definito per la prima volta pubblicamente nel 2009 [1]), che è piuttosto facile da descrivere: un array 2D di Grafici , con un 'lato' di ciascun collegato allo stesso lato corrispondente sulle celle direttamente sopra e sotto di esso e l'altro lato collegato lo stesso lato corrispondente sulle celle a destra e a sinistra di essa (vedi Figura 1). I qubit possono accoppiare fino a 6 altri qubit, poiché ogni qubit si accoppia a 4 qubit all'interno del suo cella unitaria e a 2 qubit in $K_{4,4}$ $K_{4,4}$ $K_{4,4}$ $K_{4,4}$ $K_{4,4}$ $K_{4,4}$ celle sopra e sotto di essa, oppure a sinistra e a destra di essa. Tutti gli annealer quantistici commerciali costruiti fino ad oggi seguono questa connettività grafica, con un numero sempre maggiore di celle (vedere la Tabella 1). $K_{4,4}$
$\begin{array}{lc} Matrice di K_{4, 4} cellule & Numero totale di qubit \\ D-Wave One & 4 \times 4 & 128 \\ D-Wave Two & 8 \times 8 & 512 \\ D-Wave 2X & 12 \times 12 & 1152 \\ D-Wave 2000Q & 16 \times 16 & 2048 \end{array}$ $\begin{array}{lc} &\text{Array of }K_{4,4}\text{ cells} & \text{Total # of qubits} \\ \text{D-Wave One} & 4 \times 4 & 128 \\ \text{D-Wave Two} & 8 \times 8 & 512 \\ \text{D-Wave 2X} & 12 \times 12 & 1152 \\ \text{D-Wave 2000Q} & 16 \times 16 & 2048 \end{array}$ $Tabella I: grafici Chimera in tutti i quantumannealer commerciali fino ad oggi.$ $\text{Table I: Chimera graphs in all commercial quantum annealers to date.}$

Nel 2018, D-Wave ha annunciato la costruzione di una ricottura quantica (non ancora commerciale) con una connettività maggiore rispetto a quella offerta da Chimera e un programma (NetworkX) che consente agli utenti di generare alcuni grafici Pegasus. Tuttavia, nessuna descrizione esplicita della connettività grafica in Pegasus è stata ancora pubblicata, quindi abbiamo dovuto applicare il processo di reverse engineering per determinarlo, e la sezione seguente descrive l'algoritmo che abbiamo stabilito per generare Pegasus.

[1]H. Neven, VS Denchev, M. Drew-Brook, J. Zhang, WG Macready e G. Rose, dimostrazione NIPS 2009: classificazione binaria mediante implementazione hardware di ricottura quantistica, tecnologia. Rep. (2009).

Ci sono alcune dozzine di illustrazioni in quel documento, verificate da Kelly Boothby di D-Wave, che non voglio citare; Credo di averne trattato l'essenza.

Alcuni punti:

Ogni qubit è associato a 6 indici: (x, y, z, i, j, k).
Il grado dei vertici (che è 15) è aumentato di un fattore 2,5 rispetto al grado di Chimera (che è 6), ad eccezione delle celle al confine.
La non planarità di Pegasus si espande sul numero di problemi di ottimizzazione binaria che non possono ancora essere risolti in un tempo polinomiale su un'onda-D.
Tutti i gadget di quadratizzazione per singoli termini cubici che richiedono un qubit ausiliario, possono essere incorporati in Pegasus senza ulteriori qubit ausiliari poiché Pegasus contiene , il che significa che tutti e tre i qubit logici e il qubit ausiliario possono essere collegati in qualsiasi modo, senza alcun embedding. $K_4$

Vedi anche: " Quadratizzazione in ottimizzazione discreta e meccanica quantistica ", (14 gennaio 2019), di Nike Dattani. Codice sorgente GitHub .

— rapinare
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