量子计算机的特征

量子计算机的能力以量子位(qubits)进行度量,量子位是量子计算机中的基本度量单位。 来源

每次阅读此类短语后,我都会做一个脸部按摩。 效果不好,视力开始下降。 您将需要尽快与Meklon联系。

我认为是时候对量子计算机的基本参数进行一些系统化了。 其中有几个:

  1. 量子位数
  2. 相干保留时间(去相干时间)
  3. 错误率
  4. 处理器架构
  5. 价格,可用性,条件,折旧时间,编程工具等。

量子位数


这里的一切都是显而易见的,越多越好。 实际上,您需要支付量子比特,理想情况下,您需要购买与完成任务所需数量一样多的量子比特。 对于独家游戏机的开发者,每台游戏机一个量子位就足够了(用于生成随机数)。 对于“强力” RSA-2048-至少2048量子位。

最常见的量子算法以Grover和Shore命名。 Grover允许您“破解”哈希。 要使比特币崩溃,您需要在板上至少装有256量子位的计算机(您可以利用比特币的复杂性进行萨满化,但是让我们来谈谈这个整数)。 肖尔允许您分解数字。 为了分解长度为n个二进制数的数量,至少需要n个量子位。

当前最大值:50量子位( 已经是72? )。 实际上,限制是50量子位。 量子计算机的模拟极限。 从理论上讲,我们可以在经典计算器上模拟任意数量的量子位。 实际上,在仿真中增加一个量子位需要将经典计算器加倍。 谣言每年都增加一倍,然后问自己一个问题:如何调试256 \ 512 \ 1024 \ 2048量子位的算法? 没有模拟器,您无法在量子处理器上设置断点。

相干保留时间(去相干时间)


连贯性和连贯性不是一回事。 我更喜欢将一致性与内存再生进行比较。 RAM栏上有数十亿个单元;每个单元都有一个电荷,为零或一。 这种电荷具有非常有趣的性质-它会向下流动。 最初,“单个”像元成为0.99,然后是0.98等的像元。 因此,0.01、0.02、0.03会在零处累积。有必要更新此电荷“重新生成”。 小于一半的所有内容都将重置为零,其他所有内容都将变为一。

量子处理器无法再生。 因此,对于所有计算,有一个周期,直到第一个“泄漏的”量子位。 第一次“泄漏”之前的时间称为退相干时间。 一致性是量子比特尚未“泄漏”的状态。 在这里,您可以看到更多关于成人的解释。

退相干与量子位的数量有关:量子位越多,保持相干性就越困难。 另一方面,在存在大量量子比特的情况下,其中一些量子比特可用于校正与退相干相关的错误。 因此,仅量子位的数量并不能解决任何问题。 您可以将量子比特的数量增加一倍,并将其中的90%用于修复去相干。

大约在这里出现了逻辑量子位的概念。 粗略地说,如果您有一个处理100个量子位的处理器,但是其中有40个旨在解决退相干问题,那么您仍然有60个逻辑量子位。 正在运行算法的算法。 逻辑量子位的概念现在是相当理论化的,我个人还没有听说过实际的实现。

错误及其纠正


量子处理器的另一个祸害。 如果反转量子位,则概率为2%,操作将以错误结束。 如果您混淆2个量子位,则错误的可能性将达到8%。 取一个256位数字,将其缓存在SHA-256上,计算操作数,计算所有这些操作正确执行的概率。

数学家提供了一种解决方案:纠错。 有算法。 实现2个逻辑量子位的纠缠需要100,000个物理量子位。 比特币地毯将很快到来。

处理器架构


严格来说,没有量子计算机。 只有量子处理器。 当工作时间限制为毫秒时,为什么需要RAM? 我使用Q#编程,但这是一种高级语言。 为自己分配15个量子位,并使用它们做您想做的事情。 想要将第一个量子位与第十个混淆。 期望-混淆前六个。

在真正的处理器上没有这种自由。 我要求将第一个qubit与15混淆-编译器将生成26个其他操作。 运气好的话。 如果您不走运,它将产生一百。 事实是,量子位只能与其邻居混淆。 我还没有看到每个qubit有6个以上的邻居。 原则上,有一些编译器可以优化量子程序,但是到目前为止,它们还只是理论上的。

每个处理器都有自己的指令集,并且量子位之间的关系不同。 在理想的世界中,我们可以有任意的Rx,Ry,Rz及其组合,再加上十个属性的自由纠缠,再加上Swap:请看Quirk中的运算符。 在现实生活中,我们有几对量子位,并且CNOT(q [0],q [1])的纠缠仅花费一次操作,而CNOT(q [1],q [0])-已经达到7。并且相干性正在融化...

价格,供货情况,条件,折旧时间,编程工具...


价格不做广告,对普通市民的可及性接近于零,折旧时间尚未在实践中计算出来,编程工具仅在出现。 arxiv.org上的文档。

那么专家在发布新的量子计算机时需要什么样的信息?


除了上面的列表,我还喜欢PerlPowerAlter2的选项:
关于新量子计算机的每篇文章都将具有两个特征-纠缠同时的量子比特数和量子比特的保留时间。
甚至更好-例如,由于运行了最简单的基准,找到简单的因子91。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN458450/


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