Kvant kompüterinin gücü kvant kompüterində əsas ölçü vahidi olan kubitlərlə ölçülür. .
Hər dəfə belə bir cümlə oxuyanda üzümü ovuclayıram. Bu heç bir yaxşılığa səbəb olmadı, görmə qabiliyyətim zəifləməyə başladı; Tezliklə Meklona müraciət etməliyəm.
Düşünürəm ki, kvant kompüterinin əsas parametrlərini bir qədər sistemləşdirməyin vaxtıdır. Onlardan bir neçəsi var:
- Qubitlərin sayı
- Koherensiyanın saxlanma vaxtı (decoherence time)
- Səhv səviyyəsi
- Prosessor arxitekturası
- Qiymət, mövcudluq, texniki xidmət şərtləri, amortizasiya vaxtı, proqramlaşdırma alətləri və s.
Qubitlərin sayı
Burada hər şey göz qabağındadır, nə qədər çox olsa, bir o qədər yaxşıdır. Əslində, siz qubitlər üçün pul ödəməlisiniz və ideal olaraq tapşırığı yerinə yetirmək üçün lazım olan qədər qubit satın almalısınız. Eksklüziv slot maşınlarının tərtibatçısı üçün maşın başına bir qubit kifayətdir (təsadüfilik yaratmaq üçün). "Kobud qüvvə" üçün RSA-2048 - ən azı 2048 kubit.
Ən çox yayılmış kvant alqoritmləri Qrover və Şorun adını daşıyır. Grover sizə hashları “sındırmağa” imkan verir. Bitcoin-i çökdürmək üçün bortda ən azı 256 kubit olan kompüterlərə ehtiyacınız var (Bitcoin-in mürəkkəbliyi ilə oynaya bilərsiniz, lakin gəlin bu dəyirmi rəqəmə sadiq qalaq). Shor nömrələri faktorlara ayırmağa imkan verir. Bir neçə uzunluqlu n ikili rəqəmi hesablamaq üçün ən azı n kubit lazımdır.
Cari maksimum: 50 kubit (). Və əslində 50 kubit hədddir. Kvant kompüter simulyasiyasının həddi. Teorik olaraq, biz klassik kompüterlərdə istənilən sayda kubitləri simulyasiya edə bilərik. Təcrübədə simulyasiyaya bir kubit əlavə etmək klassik kompüterlərin ikiqat artırılmasını tələb edir. Buna kubitlərin hər il ikiqat artması ilə bağlı şayiələri əlavə edin və özünüzə sual verin: 25651210242048 kubit üçün alqoritmləri necə debug etmək olar? Simulyator yoxdur, kvant prosessorunda fasilə nöqtəsi təyin edə bilməzsiniz.
Koherensiyanın saxlanma vaxtı (decoherence time)
Uyğunluq və uyğunluq eyni şey deyil. Mən ardıcıllığı iş yaddaşının bərpası ilə müqayisə etməyi xoşlayıram. RAM zolağında hər biri sıfır və ya bir yüklü milyardlarla hüceyrə var. Bu yükün çox maraqlı bir xüsusiyyəti var - drenaj edir. Əvvəlcə "vahid" xana 0.99 xanaya, sonra 0.98 xanaya çevrilir və s. Müvafiq olaraq 0.01, 0.02, 0.03 sıfıra yığılır... Bu yük yenilənməli, “yenilənməlidir”. Yarıdan az olan hər şey sıfıra sıfırlanır, qalan hər şey birinə itələnir.
Kvant prosessorları bərpa edilə bilməz. Müvafiq olaraq, bütün hesablamalar üçün ilk "sızan" kubitə qədər bir dövrə var. İlk "damcıdan" əvvəlki vaxt dekoherens vaxtı adlanır. Uyğunluq, qubitlərin hələ "sızmadığı" bir vəziyyətdir. Bir az daha böyüklər üçün izahatlara baxa bilərsiniz.
Dekoherens qubitlərin sayı ilə bağlıdır: nə qədər çox kubit varsa, koherensiyanın qorunması bir o qədər çətindir. Digər tərəfdən, çox sayda qubitiniz varsa, dekoherens ilə əlaqəli səhvləri düzəltmək üçün onlardan bəzilərini istifadə edə bilərsiniz. Buradan axırki, qubitlərin sayı özlüyündə heç nəyi həll etmir. Qubitlərin sayını ikiqat artıra və onların 90%-ni dekoherensiyanın düzəldilməsinə sərf edə bilərsiniz.
Məntiqi qubit anlayışı burada işə düşür. Təxminən desək, əgər 100 kubitlik bir prosessorunuz varsa, lakin onlardan 40-ı dekoherensiyanın aradan qaldırılmasına yönəlibsə, sizə 60 məntiqi kubit qalır. Alqoritminizi icra etdiyinizlər. Məntiqi kubitlər anlayışı indi nisbətən nəzəri xarakter daşıyır; şəxsən mən praktiki tətbiqlər haqqında eşitməmişəm.
Səhvlər və onların düzəldilməsi
Kvant prosessorlarının başqa bir bəlası. Qubiti tərsinə çevirsəniz, əməliyyatın uğursuz olma ehtimalı 2% olur. Əgər siz 2 kubit dolandırsanız, səhv nisbəti 8%-ə qədərdir. 256 bitlik bir nömrə götürün, onu SHA-256-ya həşləyin, əməliyyatların sayını sayın, bu əməliyyatların HAMISINI səhvsiz yerinə yetirmək ehtimalını hesablayın.
Riyaziyyatçılar bir həll yolu təqdim edirlər: səhvlərin düzəldilməsi. Alqoritmlər var. 2 məntiqi kubitdən ibarət bir qarışıqlığın həyata keçirilməsi 100.000 fiziki kubit tələb edir. Çox keçməyəcək ki, son gələcək.
Prosessor arxitekturası
Düzünü desək, kvant kompüterləri yoxdur. Yalnız kvant prosessorları var. İş vaxtı millisaniyələrlə məhdudlaşdıqda niyə sizə RAM lazımdır? Q#-da proqramlaşdırıram, lakin bu, yüksək səviyyəli dildir. Özünüzə 15 kubit ayırın və onlarla istədiyinizi edin. İstədi, birinci qubiti onuncu ilə birləşdirdi. İstənilən - ilk altılığı qarışdırdı.
Həqiqi prosessorda belə bir azadlıq yoxdur. Mən birinci qubiti 15 ilə qarışdırmağı xahiş etdim - kompilyator 26 əlavə əməliyyat yaradacaq. Əgər şanslısansa. Əgər bəxtiniz gətirməsə, yüz yaradar. Fakt budur ki, bir qubit yalnız qonşuları ilə qarışa bilər. Qubitdə 6-dan çox qonşu görməmişəm. Prinsipcə, kvant proqramlarını optimallaşdıran kompilyatorlar var, lakin onlar hələ də kifayət qədər nəzəri xarakter daşıyır.
Hər bir prosessorun fərqli təlimatlar dəsti var və qubitlər arasındakı əlaqələr fərqlidir. İdeal bir dünyada bizim ixtiyari Rx, Ry, Rz və onların birləşmələri, üstəgəl onlarla funksiyaya əsaslanan sərbəst dolaşıqlıq, üstəgəl Mübadilə: operatorlara baxın. . Reallıqda bizdə bir neçə cüt qubit var və CNOT-un (q[0], q[1]) qarışması bir əməliyyata başa gəlir, CNOT(q[1], q[0]) isə 7 tələb edir. Koherens əriyir.. .
Qiymət, mövcudluq, texniki xidmət şərtləri, amortizasiya vaxtı, proqramlaşdırma alətləri...
Qiymətlər reklam edilmir, orta statistik vətəndaş üçün əlçatanlıq sıfıra yaxındır, amortizasiya vaxtı praktikada hesablanmayıb, proqramlaşdırma alətləri təzəcə təzədir. Sənədlər arxiv.org saytında.
Beləliklə, yeni kvant kompüterini buraxarkən mütəxəssislərdən hansı məlumatları tələb edirsiniz?
Yuxarıdakı siyahıya əlavə olaraq, seçimləri bəyənirəm и :
Əgər yeni kvant kompüteri haqqında hər məqalə iki xüsusiyyətlə başlasaydı - kəmiyyət eyni vaxtda dolaşıq qubitlər və qubit saxlama müddəti.
Və ya daha da yaxşısı - məsələn, 91 rəqəminin əsas əmsallarını tapmaq üçün sadə bir meyar yerinə yetirmək üçün lazım olan vaxtdan.
Mənbə: www.habr.com