A putenza di un computer quantum hè misurata in qubits, l'unità di misura di basa in un computer quantum. .
Facepalm ogni volta chì leghje una frasa cusì. Questu ùn hà purtatu à nunda di bonu, a mo visione hà cuminciatu à svanisce; Aghju da vultà à Meklon prestu.
Pensu chì hè ora di sistematizà un pocu i paràmetri basi di un computer quantum. Ci sò parechji di elli:
- U numeru di qubits
- Tempu di mantene a coerenza (tempu di decoherenza)
- Livellu di errore
- L'architettura di u processatore
- Prezzu, dispunibilità, cundizioni di mantenimentu, tempu d'amortizazione, arnesi di prugrammazione, etc.
U numeru di qubits
Tuttu hè evidenti quì, più u megliu. In realtà, avete da pagà per qubits, è idealmente avete bisognu di cumprà esattamente quant'è qubits chì sò necessarii per compie u compitu. Per un sviluppatore di slot machine esclusive, un qubit per macchina hè abbastanza (per generà casualità). Per "forza bruta" RSA-2048 - almenu 2048 qubits.
L'algoritmi quantum più publicitati sò chjamati dopu à Grover è Shor. Grover permette di "hack" hashes. Per crash Bitcoin, avete bisognu di l'urdinatori cù almenu 256 qubits à bordu (pudete ghjucà cù a cumplessità di Bitcoin, ma stendu cù stu numeru tondu). Shor permette di factorize numeri. Per fà un numeru di lunghezza n cifre binari, avete bisognu di almenu n qubits.
Massimu attuale: 50 qubit (). È in fattu, 50 qubits hè u limitu. U limitu di simulazione quantistica di computer. In teoria, pudemu simule ogni quantità di qubits nantu à l'urdinatori classici. In pratica, aghjunghje un qubit à una simulazione richiede duppià l'urdinatori classici. Aghjunghjite à questu i rumuri nantu à i qubits duppianu ogni annu, è fate a quistione: cumu debug algoritmi per 25651210242048 qubits? Ùn ci hè micca simulatore; ùn pudete micca stabilisce un puntu di pausa in un processore quantum.
Tempu di mantene a coerenza (tempu di decoherenza)
A cuerenza è a cuerenza ùn sò micca listessa cosa. Mi piace paragunà a coerenza à a regenerazione di memoria di travagliu. Ci sò miliardi di cellule nantu à a striscia RAM, ognunu cù una carica, zero o unu. Questa carica hà una pruprietà assai interessante - drena. A cellula inizialmente "unità" diventa a cellula 0.99, dopu a cellula 0.98, è cusì. In cunsiquenza, 0.01, 0.02, 0.03 sò accumulati à cero ... Questa carica deve esse rinnuvata, "rigenerata". Qualchese menu di a mità hè resettatu à zero, tuttu u restu hè imbuttatu à unu.
I prucessori Quantum ùn ponu esse rigenerati. Dunque, ci hè un ciclu per tutti i calculi, finu à u primu qubit "filtratu". U tempu prima di a prima "goccia" hè chjamatu tempu di decoherenza. A coerenza hè un statu quandu i qubits ùn anu micca "filtratu". Pudete guardà un pocu più spiegazioni adulti.
A decoherenza hè ligata à u nùmeru di qubits: più qubits, u più difficiule hè di mantene a coherenza. Per d 'altra banda, sè vo avete un gran numaru di qubits, pudete aduprà alcuni di elli per correggere l'errori assuciati à a decoherenza. Da quì scorri forachì u numeru di qubits in sè stessu ùn risolve nunda. Pudete duppià u nùmeru di qubits è spende u 90% di elli per risolve a decoherenza.
Hè quì chì u cuncettu di un qubit logicu entra in ghjocu. À pocu pressu, sè vo avete un processatore cù 100 qubits, ma 40 d'elli sò destinati à riparà a decoherenza, vi restanu cù 60 qubits lògichi. Quelli nantu à quale eseguite u vostru algoritmu. U cuncettu di qubits lògichi hè avà piuttostu teoricu; Personalmente ùn aghju micca intesu parlà di implementazioni pratiche.
Errori è a so correzione
Un altru flagellu di i prucessori quantistici. Se invertite un qubit, ci hè una probabilità di 2% chì l'operazione falla. S'ellu si intreccia 2 qubits, a rata d'errore hè finu à 8%. Pigliate un numeru 256-bit, hash it à SHA-256, cuntate u numeru di operazioni, calculate a probabilità di realizà TUTTE queste operazioni senza errori.
I matematichi furniscenu una suluzione: correzione di errore. Ci sò algoritmi. L'implementazione di un entanglement di 2 qubits logici richiede 100.000 qubits fisici. Ùn serà micca assai prima chì a fine vene.
L'architettura di u processatore
Strictly speaking, ùn ci sò micca computer quantum. Ci sò solu prucessori quantum. Perchè avete bisognu di RAM quandu u tempu di travaglià hè limitatu à millisecondi? I prugramma in Q#, ma hè una lingua di altu livellu. Assegnatevi 15 qubits, è fate ciò chì vulete cun elli. Ci vulia, intreccia u primu qubit cù u decimu. Desired - cunfusu i primi sei.
Nant'à un veru processore ùn ci hè micca una tale libertà. Aghju dumandatu à entangle u primu qubit cù 15 - u compilatore generarà 26 operazioni supplementari. Sè vo site furtunatu. Sè vo site sfurtunatu, generà un centu. U fattu hè chì un qubit pò esse intricatu solu cù i so vicini. Ùn aghju micca vistu più di 6 vicini per qubit. In principiu, ci sò compilatori chì ottimisanu i prugrammi quantum, ma sò sempre piuttostu teorichi.
Ogni prucessore hà un inseme diffirenti di struzzioni, è e cunnessione trà qubits sò diffirenti. In un mondu ideale, avemu l'arbitrariu Rx, Ry, Rz, è e so cumminazzioni, più un intricatu liberu basatu annantu à una decina di funzioni, più Swap: fighjate à l'operatori in . In realità, avemu parechje coppie di qubits, è l'intricatu di CNOT (q[0], q[1]) custa una operazione, è CNOT(q[1], q[0]) piglia 7. È a coherenza si scioglie .. .
Prezzu, dispunibilità, cundizioni di mantenimentu, tempu d'amortizazione, arnesi di prugrammazione ...
I prezzi ùn sò micca annunziati, a dispunibilità à u citadinu mediu hè vicinu à cero, u tempu di deprezzamentu ùn hè micca statu calculatu in a pratica, l'arnesi di prugrammazione sò solu in a so zitiddina. Documentazione nantu à arxiv.org.
Allora chì infurmazione avete bisognu di l'esperti quandu liberate un novu computer quantum?
In più di a lista sopra, mi piace l'opzioni da и :
Sì solu ogni articulu nantu à un novu computer quantum hà cuminciatu cù duie caratteristiche - quantità simultanea qubit entangled, è tempu di ritenzione di qubit.
O ancu megliu - da u tempu chì ci vole à eseguisce un benchmark simplice, per esempiu, truvannu fatturi primi di u numeru 91.
Source: www.habr.com