O que é a arquitetura “Pegasus” da D-Wave?

Qual a diferença entre a arquitetura Pegasus da D-Wave e a arquitetura Chimera?

Pegasus é a primeira mudança fundamental na arquitetura da D-Wave desde a D-Wave One.

O D-Wave Two, 2X e 2000Q usavam a arquitetura "Quimera", que consistia em células unitárias de . As quatro gerações de máquinas D-Wave adicionaram mais qubits adicionando mais e mais células unitárias iguais.$K_{4,4}$

No Pegasus, a estrutura real das células unitárias mudou fundamentalmente pela primeira vez. Em vez do gráfico Quimera, em que cada qubit pode ter no máximo 6 qubits, o gráfico Pegasus permite que cada qubit acople a 15 outros qubits.

Uma máquina já foi fabricada com 680 qubits Pegasus (compare isso com 2048 qubits Quimera no D-Wave 2000Q).

O trabalho foi apresentado por Trevor Lanting, da D-Wave, há quatro dias:

Espero que esta contribuição tardia não seja uma contribuição sem sentido, mas, como mencionado em um dos comentários acima, usando a versão D-Waves do NetworkX, você pode visualizar a rede Pegasus. Anexei algumas imagens aqui das arquiteturas Pegasus 2 (P2) e Pegasus 6 (P6) usando o D-Wave NetworkX.

A razão pela qual acho o Pegasus interessante é que a arquitetura permite ciclos de números ímpares e, é claro, a escala óbvia no nível máximo. A incapacidade teórica do Quimera de ter ciclos ímpares é limitadora, mas praticamente pode ser aproximada usando técnicas de incorporação menores e talvez quimera imperfeita, mas é claro que o Pegasus supera isso completamente.

Qual a diferença entre a arquitetura Pegasus da D-Wave e a arquitetura Chimera?

Veja: " Pegasus: o segundo gráfico de conectividade para hardware de recozimento quântico em larga escala " (22 de janeiro de 2019), por Nike Dattani (Harvard), Szilard Szalay (Wigner Research Center) e Nick Chancellor (Durham). As figuras foram feitas com seu software de código aberto PegasusDraw .

$K_{4,4}$$K_{4,4}$$K_{4,4}$$K_{4,4}$$K_{4,4}$$K_{4,4}$$K_{4,4}$

$$\begin{array}{lc} &\text{Array of }K_{4,4}\text{ cells} & \text{Total # of qubits} \\ \text{D-Wave One} & 4 \times 4 & 128 \\ \text{D-Wave Two} & 8 \times 8 & 512 \\ \text{D-Wave 2X} & 12 \times 12 & 1152 \\ \text{D-Wave 2000Q} & 16 \times 16 & 2048 \end{array}$$ $$\text{Table I: Chimera graphs in all commercial quantum annealers to date.}$$

Em 2018, a D-Wave anunciou a construção de um recozimento quântico (ainda não comercial) com uma conectividade maior do que a Chimera oferece e um programa (NetworkX) que permite aos usuários gerar determinados gráficos Pegasus. No entanto, ainda não foi publicada uma descrição explícita da conectividade gráfica no Pegasus; portanto, tivemos que aplicar o processo de engenharia reversa para determiná-lo, e a seção a seguir descreve o algoritmo que estabelecemos para gerar o Pegasus.

[1]H. Neven, VS Denchev, M. Drew-Brook, J. Zhang, WG Macready e G. Rose, NIPS 2009 Demonstração: Classificação Binária Usando Implementação de Hardware de Quantum Annealing, Tech. Rep. (2009).

Há algumas dezenas de ilustrações nesse artigo, verificadas por Kelly Boothby, da D-Wave, que não quero citar; Acredito ter coberto a essência disso.

Alguns pontos:

• Todo qubit está associado a 6 índices: (x, y, z, i, j, k).

• O grau dos vértices (que é 15) aumentou em um fator de 2,5 quando comparado ao grau de quimera (que é 6), exceto as células no limite.

• A não planaridade da Pegasus expande o número de problemas de otimização binária que ainda não podem ser resolvidos em tempo polinomial em uma D-Wave.

• $K_4$

Veja também: " Quadratização em otimização discreta e mecânica quântica ", (14 de janeiro de 2019), por Nike Dattani. Código fonte do GitHub .