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Trouver des trésors dans un espace de conception élargi

13
Décembre
,
2021

Le terme Design Space Exploration (DSE) est souvent utilisé dans le contexte de la conception électronique. Comme décrit dans Wikipedia:

La DSE fait référence à l'analyse systématique et à l'élagage des points de conception non désirés sur la base de paramètres d'intérêt. La DSE est importante compte tenu de la spécification complexe des systèmes électroniques et de la pléthore de choix de conception allant du choix des composants, du nombre de composants, des modes de fonctionnement de chacun des composants, des connexions entre les composants, du choix de l'algorithme, etc. Le processus d'exploration est complexe en raison de la diversité des façons dont une même fonctionnalité peut être mise en œuvre. Le processus d'exploration est complexe en raison de la diversité des façons dont la même fonctionnalité peut être mise en œuvre. Une analyse de compromis entre chacune des options de mise en œuvre sur la base d'un certain paramètre d'intérêt constitue la base de l'ESD.

Comme pour la conception électronique, l'espace de conception lors de la mise en œuvre d'algorithmes quantiques est également très vaste. Chaque bloc fonctionnel d'un algorithme quantique peut être mis en œuvre de nombreuses façons. Par exemple :

  • Un additionneur simple peut être implémenté en tant qu'additionneur QFT ou en tant qu'additionneur ondulé.
  • Différentes portes peuvent être utilisées pour obtenir les mêmes résultats
  • L'ajout de qubits auxiliaires peut réduire la profondeur du bloc
  • Les qubits auxiliaires peuvent être réutilisés pour les blocs en aval s'ils sont correctement décomptés.
  • Les termes commutatifs (comme dans un hamiltonien) peuvent être séquencés de plusieurs façons

Dans un espace de conception multidimensionnel, toutes les options de conception ne sont pas valables. Les concepteurs sont également confrontés à des contraintes. Dans les circuits électroniques, ces contraintes peuvent être le coût, la consommation d'énergie, les limites réglementaires ou la taille physique du circuit. Dans la conception d'algorithmes quantiques, ces contraintes peuvent être le nombre de qubits, la profondeur du circuit, une préférence pour l'utilisation de certaines portes, des caractéristiques de bruit inégales, etc.

Souvent, la "meilleure" conception est subjective. Tout comme un compilateur C peut optimiser la taille du code, la vitesse ou la consommation de mémoire, la conception optimale dépend des préférences du client.

Mais à mesure que les circuits deviennent plus grands et plus complexes, le nombre d'implémentations possibles augmente de manière exponentielle. Sans outils automatisés, un ingénieur en logiciel quantique ne peut explorer qu'une infime partie des implémentations possibles. Une telle exploration manuelle est susceptible de manquer l'occasion d'optimiser considérablement la conception. À une époque où les ordinateurs quantiques sont limités à bien des égards, ne pas trouver ces "trésors de conception" signifie ne pas réussir à tirer les performances optimales d'un ordinateur donné. Dans de nombreux cas, cela peut faire la différence entre trouver une solution viable à un problème quantique et ne pas y parvenir.

Le moteur de synthèse quantique Classiq explore de nombreuses options dans l'espace de conception quantique. Grâce à lui, vous avez toutes les chances de surpasser n'importe quel processus manuel et d'atteindre vos objectifs quantiques avec des mois ou des années d'avance sur la concurrence.

La vidéo ci-dessous illustre ce type d'exploration automatique.

Illustration d'une exploration automatique

crédit d'image pour la vignette de cet article : Gerlach, Joachim & Hardt, Wolfram & Eikerling, Heinz-josef & Rosenstiel, Wolfgang & Gregory, Brent. (1997). Transformation-based High Level Design Space Exploration (Exploration de l'espace de conception de haut niveau basée sur les transformations).

Le terme Design Space Exploration (DSE) est souvent utilisé dans le contexte de la conception électronique. Comme décrit dans Wikipedia:

La DSE fait référence à l'analyse systématique et à l'élagage des points de conception non désirés sur la base de paramètres d'intérêt. La DSE est importante compte tenu de la spécification complexe des systèmes électroniques et de la pléthore de choix de conception allant du choix des composants, du nombre de composants, des modes de fonctionnement de chacun des composants, des connexions entre les composants, du choix de l'algorithme, etc. Le processus d'exploration est complexe en raison de la diversité des façons dont une même fonctionnalité peut être mise en œuvre. Le processus d'exploration est complexe en raison de la diversité des façons dont la même fonctionnalité peut être mise en œuvre. Une analyse de compromis entre chacune des options de mise en œuvre sur la base d'un certain paramètre d'intérêt constitue la base de l'ESD.

Comme pour la conception électronique, l'espace de conception lors de la mise en œuvre d'algorithmes quantiques est également très vaste. Chaque bloc fonctionnel d'un algorithme quantique peut être mis en œuvre de nombreuses façons. Par exemple :

  • Un additionneur simple peut être implémenté en tant qu'additionneur QFT ou en tant qu'additionneur ondulé.
  • Différentes portes peuvent être utilisées pour obtenir les mêmes résultats
  • L'ajout de qubits auxiliaires peut réduire la profondeur du bloc
  • Les qubits auxiliaires peuvent être réutilisés pour les blocs en aval s'ils sont correctement décomptés.
  • Les termes commutatifs (comme dans un hamiltonien) peuvent être séquencés de plusieurs façons

Dans un espace de conception multidimensionnel, toutes les options de conception ne sont pas valables. Les concepteurs sont également confrontés à des contraintes. Dans les circuits électroniques, ces contraintes peuvent être le coût, la consommation d'énergie, les limites réglementaires ou la taille physique du circuit. Dans la conception d'algorithmes quantiques, ces contraintes peuvent être le nombre de qubits, la profondeur du circuit, une préférence pour l'utilisation de certaines portes, des caractéristiques de bruit inégales, etc.

Souvent, la "meilleure" conception est subjective. Tout comme un compilateur C peut optimiser la taille du code, la vitesse ou la consommation de mémoire, la conception optimale dépend des préférences du client.

Mais à mesure que les circuits deviennent plus grands et plus complexes, le nombre d'implémentations possibles augmente de manière exponentielle. Sans outils automatisés, un ingénieur en logiciel quantique ne peut explorer qu'une infime partie des implémentations possibles. Une telle exploration manuelle est susceptible de manquer l'occasion d'optimiser considérablement la conception. À une époque où les ordinateurs quantiques sont limités à bien des égards, ne pas trouver ces "trésors de conception" signifie ne pas réussir à tirer les performances optimales d'un ordinateur donné. Dans de nombreux cas, cela peut faire la différence entre trouver une solution viable à un problème quantique et ne pas y parvenir.

Le moteur de synthèse quantique Classiq explore de nombreuses options dans l'espace de conception quantique. Grâce à lui, vous avez toutes les chances de surpasser n'importe quel processus manuel et d'atteindre vos objectifs quantiques avec des mois ou des années d'avance sur la concurrence.

La vidéo ci-dessous illustre ce type d'exploration automatique.

Illustration d'une exploration automatique

crédit d'image pour la vignette de cet article : Gerlach, Joachim & Hardt, Wolfram & Eikerling, Heinz-josef & Rosenstiel, Wolfgang & Gregory, Brent. (1997). Transformation-based High Level Design Space Exploration (Exploration de l'espace de conception de haut niveau basée sur les transformations).

A propos de "The Qubit Guy's Podcast" (Le podcast du gars de Qubit)

Animé par The Qubit Guy (Yuval Boger, notre directeur marketing), le podcast accueille des leaders d'opinion de l'informatique quantique pour discuter de questions commerciales et techniques qui ont un impact sur l'écosystème de l'informatique quantique. Nos invités fournissent des informations intéressantes sur les logiciels et algorithmes d'ordinateurs quantiques, le matériel informatique quantique, les applications clés de l'informatique quantique, les études de marché de l'industrie quantique et bien plus encore.

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