Resumo interno:
- QubiCSV é uma plataforma de código aberto projetada para gerenciar e visualizar medições quânticas e dados quânticos.
- A plataforma inclui uma versão de dados semelhante ao Git para rastrear dados de medição em experimentos, extensas ferramentas de visualização para dados de controle de qubit e correções em tempo real durante experimentos. Ele oferece suporte a fluxos de trabalho colaborativos e é flexível para muitos sistemas de controle quântico.
- As ferramentas de visualização são úteis para identificar tendências e anomalias no controle de qubits. As soluções existentes fornecem visualização limitada, enquanto o QubiCSV fornece ferramentas abrangentes para uma visão mais profunda do desempenho do qubit e da otimização do sistema.
O controle Qubit – a manipulação precisa de qubits para realizar operações quânticas – é essencial para a computação quântica. Dado que os qubits são propensos a ruído e incoerência, o controle preciso por meio de sistemas de controle de qubits é benéfico, conforme observado em um artigo recente do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade de Massachusetts Amherst. Embora existam sistemas de controle de qubit estabelecidos atualmente disponíveis, um grande desafio na pesquisa quântica é o gerenciamento, armazenamento e visualização eficientes de dados. Esta ampla gama de ferramentas ainda não existia em um só lugar, até o anúncio do QubiCSV garantir um desempenho confiável com medições regulares e precisas, ao mesmo tempo que gerencia grandes volumes de dados e os integra entre grupos.
Desafios no Quantum além da fidelidade: infraestrutura, gerenciamento de dados e visão
Se você não for enfrentar uma configuração de hardware supercondutor, é importante observar que a infraestrutura está longe de ser simples – uma lição com tecnologia quântica. Ao contrário de estruturas isoladas, como o lustre dourado frequentemente representado em imagens populares, os computadores quânticos supercondutores requerem uma configuração extensa. Conforme mostrado no artigo, é necessário um freezer para manter os qubits em temperaturas muito baixas, e vários sistemas de controle de qubits devem ser usados, cada um gerenciado por diferentes pesquisadores encarregados de gerenciar e estabilizar os qubits.
Como acontece com qualquer projeto de teste, rastrear e manter dados relacionados à qualidade e ao status do teste é tão importante quanto o próprio teste. Em experimentos quânticos, o armazenamento de dados de grãos permite aos pesquisadores monitorar a estabilidade e o desempenho geral de um sistema quântico. A equipe enfatiza a importância disso para a pesquisa em andamento, pois ajuda os cientistas a detectar anomalias, rastrear tendências e refinar modelos quânticos em toda a indústria.
No entanto, o volume de dados que precisam ser rastreados está longe de ser pequeno. Esta complexidade aumenta quando a colaboração é realizada entre muitos cientistas, cada um com os seus próprios métodos de rastreamento e armazenamento de dados. Segundo o artigo, o compartilhamento de dados entre as partes pode rapidamente se tornar um desafio, acrescentando complicações desnecessárias e desacelerando os experimentos quânticos.
Além disso, a importância da visualização na análise de dados não pode ser exagerada. Como qualquer cientista de dados pode atestar, a capacidade de traçar e produzir gráficos é fundamental para identificar tendências e anomalias com sucesso. Os pesquisadores observam que, embora ferramentas como o banco de dados de benchmark IBMQ forneçam detecção de ruído e erros, isso representa uma pequena fração dos dados necessários para compreender e otimizar o controle de qubit. É necessária uma solução de visualização abrangente para garantir que os pesquisadores possam extrair insights significativos de seus dados.
QubiCSV: uma solução completa para gerenciamento de dados quânticos
A equipe apresenta o QubiCSV como uma solução de plataforma de código aberto completa, projetada para simplificar o gerenciamento e a exibição de dados quânticos e de caracterização. Ele aborda as ineficiências do gerenciamento manual de dados integrando gerenciamento de dados em tempo real, controle de versão e recursos avançados de visualização projetados para sistemas quânticos. Uma das características mais notáveis da plataforma, segundo os autores, é a manipulação de dados, semelhante ao Git, que permite aos pesquisadores rastrear, armazenar e restaurar dados de medição em vários experimentos. Este repositório central promove colaboração e fluxo de trabalho contínuos, permitindo que os membros da equipe atualizem os dados sem conflitos.
Além de gerenciamento de dados e controle de versão, QubiCSV inclui extensas ferramentas de visualização. A equipe destaca que o QubiCSV vai além das soluções existentes, fornecendo visualização detalhada dos dados de controle do qubit, incluindo frequências de leitura e desempenho do portão. Isso permite que os pesquisadores identifiquem tendências, anomalias e ajustem configurações em tempo real, tornando os experimentos mais eficientes e esclarecedores.
Visão geral dos principais recursos do QubiCSV:
- Gerenciamento de dados em tempo real: Ele permite que os pesquisadores interajam com qubits e façam alterações durante os experimentos.
- Conversão de dados: Permite o controle de versão dos dados de medição para atender a todos os testes.
- Ferramentas visuais: Ele fornece visualização detalhada dos principais parâmetros, como frequências de unidade qubit e desempenho de porta.
- Plataforma de engajamento: Apoia vários membros da equipe trabalhando em diferentes aspectos ao mesmo tempo, incentivando a colaboração.
- Integração com sistemas de controle Qubit: Projetado para QubiC, mas compatível com outros sistemas de controle quântico.
- Projeto Flexível: Ele lida com a crescente complexidade dos sistemas quânticos, tornando-se uma ferramenta versátil de pesquisa de longo prazo.
O lugar do QubiCSV no ecossistema de pesquisa quântica
Embora originalmente projetado para QubiC, o QubiCSV pode ser facilmente personalizado para outros sistemas quânticos, criando o potencial para servir como uma ferramenta importante para a comunidade mais ampla de pesquisa quântica. Segundo os pesquisadores, o QubiCSV também abre a possibilidade de integração de aprendizado de máquina em iterações futuras, o que poderia aumentar a capacidade da plataforma de analisar e expandir experimentos de automação quântica. Sua robustez garante que ele possa lidar com os crescentes volumes de dados que acompanham o surgimento da pesquisa quântica.
Ao fornecer uma plataforma colaborativa de código aberto com gerenciamento de dados em tempo real, ampla visualização e recursos de controle de versão, o QubiCSV pode fornecer a eficiência desejada necessária para a pesquisa quântica. À medida que a investigação quântica avança, plataformas como o QubiCSV serão críticas para gerir a complexidade dos sistemas de controlo qubit e apoiar o sucesso das experiências quânticas.
Os autores que contribuíram para esta pesquisa e desenvolvimento incluem Devanshu Brahmbhatt, Yilun Xu, Neel Vora, Larry Chen, Neelay Fruitwala, Gang Huang, Qing Ji e Phuc Nguyen.
