Circuit du mois 21 déc. : créer des oracles sophistiqués

Les oracles sont un élément très important des algorithmes d'informatique quantique. Un oracle est essentiellement une fonction "boîte noire" qui sert d'entrée à un autre algorithme. Par exemple, dans une recherche de Grover, l'oracle identifie les valeurs qui correspondent à la recherche et celles qui n'y correspondent pas.

La création d'un oracle simple est relativement simple. Par exemple, considérons l'oracle qui fait partie du circuit Grover ci-dessous, qui fait partie du manuel Qiskit

La tâche de cet oracle particulier est de marquer les états |101> et |110> afin qu'ils soient amplifiés par la partie suivante du circuit.

Mais que se passe-t-il lorsque l'on souhaite écrire un oracle plus sophistiqué ? Par exemple, supposons que vous ayez trois variables quantiques, a, b et c. Chaque variable n'est pas un qubit unique mais un registre composé de plusieurs qubits. Supposons que a a une largeur de 2 qubits, b a également une largeur de 2 qubits et que c est large de 3 qubits. Notre oracle est conçu pour identifier les combinaisons de a, b et c tels que (en utilisant la notation Python) :

 a+ b +(c & 15) % 8 ^ 3 & a ^ 10 == 4

Cet oracle est plus complexe et, selon les préférences de l'utilisateur, il peut ressembler à ceci :

Vous pouvez voir la fonctionnalité de haut niveau, puis des détails de plus haut niveau dans certains des blocs individuels.

La création d'un tel oracle prendrait beaucoup de temps.

Sauf si vous utilisez la plateforme Classiq. Voici le code qui crée cet oracle sur Classiq :

{
  "qubit_count": 40,
  "max_depth": 1000,
  "logic_flow": [
    {
      "function": "Arithmetic",
      "function_params": {
        "expression": "(a + b + (c & 15)) % 8 ^ 3 & a ^ 10 == 4",
        "definitions": {"a": {"size": 2}, "b": {"size":2}, "c": {"size":3}},
        "method": "pebble",
        "qubit_count": 30
    },
    "add_as_single_gate": false
  ]
}

Outre les degrés de liberté évidents que sont l'écriture d'une expression arithmétique différente ou la modification de la largeur de chaque variable, il est possible de contrôler le nombre de qubits souhaité, la méthode de création de l'oracle et de nombreux autres paramètres.

Voici à quoi ressemble le circuit complet. Survolez les blocs colorés ci-dessous et cliquez sur les signes "+" des blocs ci-dessous pour agrandir et continuer à agrandir le circuit à votre guise.

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