يتم قياس قوة الكمبيوتر الكمي بالكيوبت، وهي وحدة القياس الأساسية في الكمبيوتر الكمي. .
أواجه وجهي في كل مرة أقرأ عبارة مثل هذه. ولم يؤد هذا إلى أي خير، بل بدأت رؤيتي تتلاشى؛ سأضطر إلى التوجه إلى ميكلون قريبًا.
أعتقد أن الوقت قد حان لتنظيم المعلمات الأساسية للكمبيوتر الكمومي إلى حد ما. هناك العديد منها:
- عدد الكيوبتات
- وقت عقد التماسك (زمن فك الترابط)
- نسبة الخطأ
- بنية المعالج
- السعر والتوفر وشروط الصيانة ووقت الاستهلاك وأدوات البرمجة وما إلى ذلك.
عدد الكيوبتات
كل شيء واضح هنا، كلما كان ذلك أفضل. في الواقع، يتعين عليك الدفع مقابل الكيوبتات، ومن الناحية المثالية، يتعين عليك شراء العدد المطلوب من الكيوبتات لإكمال المهمة. بالنسبة لمطور ماكينات القمار الحصرية، يكفي كيوبت واحد لكل جهاز (لإنشاء العشوائية). بالنسبة إلى "القوة الغاشمة" RSA-2048 - على الأقل 2048 كيوبت.
تمت تسمية الخوارزميات الكمومية الأكثر شهرة على اسم جروفر وشور. يسمح لك Grover بـ "اختراق" التجزئة. لتحطيم Bitcoin، تحتاج إلى أجهزة كمبيوتر تحتوي على 256 كيوبت على الأقل (يمكنك تجربة تعقيد Bitcoin، ولكن دعنا نلتزم بهذا الرقم الكامل). يسمح لك Shor بتحليل الأرقام. لتحليل عدد من الأرقام الثنائية ذات الطول n، تحتاج إلى n كيوبت على الأقل.
الحد الأقصى الحالي: 50 كيوبت (). وفي الواقع، 50 كيوبت هو الحد الأقصى. حدود محاكاة الكمبيوتر الكمي. من الناحية النظرية، يمكننا محاكاة أي عدد من الكيوبتات على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية. ومن الناحية العملية، فإن إضافة كيوبت واحد إلى المحاكاة يتطلب مضاعفة أجهزة الكمبيوتر التقليدية. أضف إلى ذلك الشائعات حول تضاعف الكيوبتات كل عام، واسأل نفسك السؤال: كيفية تصحيح أخطاء الخوارزميات لـ 25651210242048 كيوبت؟ لا يوجد جهاز محاكاة، ولا يمكنك تعيين نقطة توقف على المعالج الكمي.
وقت عقد التماسك (زمن فك الترابط)
التماسك والتماسك ليسا نفس الشيء. أحب أن أقارن التماسك بتجديد الذاكرة العاملة. هناك مليارات الخلايا على شريط ذاكرة الوصول العشوائي، كل منها بشحنة صفر أو واحد. تتمتع هذه الشحنة بخاصية مثيرة جدًا للاهتمام - فهي تستنزف. تصبح الخلية "الوحدة" في البداية هي الخلية 0.99، ثم الخلية 0.98، وهكذا. وبناء على ذلك، تتراكم 0.01، 0.02، 0.03 عند الصفر... يجب تجديد هذه الشحنة، "تجديدها". يتم إعادة تعيين أي شيء أقل من النصف إلى الصفر، ويتم دفع كل شيء آخر إلى واحد.
لا يمكن تجديد المعالجات الكمومية. وبناء على ذلك، هناك دورة واحدة لجميع الحسابات، حتى أول كيوبت "مسرب". الوقت الذي يسبق "التنقيط" الأول يسمى وقت فك الترابط. التماسك هو حالة لم "تتسرب" فيها البتات الكمومية بعد. يمكنك إلقاء نظرة على المزيد من التفسيرات للبالغين.
يرتبط فك الترابط بعدد الكيوبتات: كلما زاد عدد الكيوبتات، زادت صعوبة الحفاظ على التماسك. من ناحية أخرى، إذا كان لديك عدد كبير من الكيوبتات، فيمكنك استخدام بعضها لتصحيح الأخطاء المرتبطة بفك الترابط. من هنا يتبعأن عدد الكيوبتات في حد ذاته لا يحل أي شيء. يمكنك مضاعفة عدد الكيوبتات وقضاء 90% منها في إصلاح عدم الترابط.
هذا هو المكان الذي يلعب فيه مفهوم الكيوبت المنطقي. بشكل تقريبي، إذا كان لديك معالج يحتوي على 100 كيوبت، ولكن 40 منها تهدف إلى إصلاح عدم الترابط، فسيتبقى لديك 60 كيوبت منطقية. تلك التي تقوم بتنفيذ الخوارزمية الخاصة بك عليها. أصبح مفهوم الكيوبتات المنطقية الآن نظريًا إلى حد ما؛ وأنا شخصيًا لم أسمع عن التطبيقات العملية.
الأخطاء وتصحيحها
آفة أخرى من المعالجات الكمومية. إذا قمت بعكس الكيوبت، فهناك احتمال بنسبة 2% لفشل العملية. إذا قمت بتشابك 2 كيوبت، فإن معدل الخطأ يصل إلى 8%. خذ رقمًا مكونًا من 256 بت، وقم بتجزئته إلى SHA-256، واحسب عدد العمليات، واحسب احتمال تنفيذ كل هذه العمليات دون أخطاء.
يقدم علماء الرياضيات الحل: تصحيح الخطأ. هناك خوارزميات. يتطلب تنفيذ تشابك واحد من 2 كيوبت منطقية 100.000 كيوبت مادية. لن يمر وقت طويل قبل أن تأتي النهاية.
بنية المعالج
بالمعنى الدقيق للكلمة، لا توجد أجهزة كمبيوتر الكم. لا يوجد سوى المعالجات الكمومية. لماذا تحتاج إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) عندما يكون وقت العمل محدودًا بالمللي ثانية؟ أنا أبرمج بلغة Q#، لكنها لغة عالية المستوى. خصص لنفسك 15 كيوبت، وافعل بها ما تريد. لقد أراد أن يربط الكيوبت الأول بالعاشر. المرغوب فيه - الخلط بين الستة الأولى.
على المعالج الحقيقي لا توجد مثل هذه الحرية. لقد طلبت ربط الكيوبت الأول بـ 15 - سيقوم المترجم بإنشاء 26 عملية إضافية. ان كنت محظوظ. إذا لم تكن محظوظا، فسوف تولد مائة. والحقيقة هي أن الكيوبت لا يمكن أن يتشابك إلا مع جيرانه. لم أر أكثر من 6 جيرانًا لكل كيوبت. من حيث المبدأ، هناك مجمعات تعمل على تحسين البرامج الكمومية، لكنها لا تزال نظرية إلى حد ما.
يحتوي كل معالج على مجموعة مختلفة من التعليمات، كما تختلف الاتصالات بين البتات الكمومية. في عالم مثالي، لدينا Rx وRy وRz ومجموعاتهم بشكل عشوائي، بالإضافة إلى التشابك الحر المستند إلى عشرات الميزات، بالإضافة إلى Swap: انظر إلى المشغلين في . في الواقع، لدينا عدة أزواج من الكيوبتات، وتشابك CNOT (q[0], q[1]) يكلف عملية واحدة، وCNOT(q[1], q[0]) يستغرق 7. ويذوب التماسك.. .
السعر، التوفر، شروط الصيانة، وقت الاستهلاك، أدوات البرمجة...
لا يتم الإعلان عن الأسعار، والتوافر للمواطن العادي قريب من الصفر، ولم يتم حساب وقت الاستهلاك عمليًا، وأدوات البرمجة في مهدها فقط. التوثيق على arxiv.org.
إذن ما هي المعلومات التي تحتاجها من الخبراء عند إطلاق جهاز كمبيوتر كمي جديد؟
إلى جانب القائمة أعلاه، أنا أحب الخيارات من и :
ليت كل مقال عن الكمبيوتر الكمي الجديد يبدأ بخاصيتين - الكمية متزامنة الكيوبتات المتشابكة ووقت الاحتفاظ بالكيوبت.
أو حتى أفضل من ذلك - من الوقت الذي يستغرقه تشغيل معيار بسيط، على سبيل المثال، العثور على العوامل الأولية للرقم 91.
المصدر: www.habr.com