De krêft fan in kwantumkompjûter wurdt metten yn qubits, de basis ienheid fan mjitting yn in kwantumkomputer. .
Ik facepalm eltse kear as ik lês in sin lykas dizze. Dat lei net ta goeds, myn sicht bigoun to forswyljen; Ik moat gau nei Meklon ta.
Ik tink dat it tiid is om de basisparameters fan in kwantumkomputer wat te systematisearjen. Der binne ferskate fan harren:
- Oantal qubits
- Tiid fan gearhing (dekoherinsje tiid)
- Flater nivo
- Prozessor arsjitektuer
- Priis, beskikberens, ûnderhâldsbetingsten, amortisaasjetiid, programmearynstruminten, ensfh.
Oantal qubits
Alles is hjir dúdlik, hoe mear hoe better. Yn 'e realiteit moatte jo betelje foar qubits, en ideaal moatte jo krekt safolle qubits keapje as nedich binne om de taak te foltôgjen. Foar in ûntwikkelder fan eksklusive slot masines, ien qubit per masine is genôch (om generearje willekeurich). Foar "brute krêft" RSA-2048 - op syn minst 2048 qubits.
De meast publisearre kwantumalgoritmen binne neamd nei Grover en Shor. Grover kinne jo "hack" hashes. Foar in crash Bitcoin, do moatst kompjûters mei op syn minst 256 qubits oan board (do kinst boartsje mei de kompleksiteit fan Bitcoin, mar lit ús stok mei dizze rûne nûmer). Shor kinne jo faktorize nûmers. Om in oantal lingte n binêre sifers te faktorearjen, hawwe jo op syn minst n qubits nedich.
Aktueel maksimum: 50 qubits (). En yn feite is 50 qubits de limyt. De limyt fan kwantumkomputersimulaasje. Yn teory kinne wy elk oantal qubits simulearje op klassike kompjûters. Yn 'e praktyk, it tafoegjen fan ien qubit oan in simulaasje fereasket ferdûbeling fan de klassike kompjûters. Foegje hjir de geroften ta oer qubits dy't elk jier ferdûbelje, en freegje josels de fraach: hoe kinne jo algoritmen debugge foar 25651210242048 qubits? D'r is gjin simulator; jo kinne gjin brekpunt ynstelle op in kwantumprosessor.
Tiid fan gearhing (dekoherinsje tiid)
Gearhing en gearhing binne net itselde ding. Ik hâld fan gearhing te fergelykjen mei werynrjochting fan wurkgeheugen. D'r binne miljarden sellen op 'e RAM-strip, elk mei in lading, nul of ien. Dizze lading hat in heul ynteressant eigendom - it drainet. De ynearsten "ienheid" sel wurdt de 0.99 sel, dan de 0.98 sel, ensafuorthinne. Dêrtroch wurde 0.01, 0.02, 0.03 op nul sammele ... Dizze lading moat fernijd wurde, "regenerearre". Alles minder as de helte wurdt weromset nei nul, al it oare wurdt skood nei ien.
Quantum processors kinne net wurde regenerearre. Dêrtroch is d'r ien syklus foar alle berekkeningen, oant de earste "lekte" qubit. De tiid foar de earste "drip" wurdt dekoherinsjetiid neamd. Gearhing is in steat as de qubits noch net "lekt". Jo kinne sjen nei in bytsje mear folwoeksen ferklearrings.
Dekoherinsje is besibbe oan it oantal qubits: hoe mear qubits, hoe dreger it is om gearhing te hâlden. Oan 'e oare kant, as jo in grut oantal qubits hawwe, kinne jo guon fan har brûke om flaters te ferbetterjen ferbûn mei dekoherinsje. Fan Hjir út streamt útdat it oantal qubits op himsels neat oplost. Jo kinne it oantal qubits ferdûbelje en 90% fan har besteegje oan it fêststellen fan dekoherinsje.
Dit is wêr't it konsept fan in logyske qubit yn spiel komt. Rûchwei sprutsen, as jo in prosessor hawwe mei 100 qubits, mar 40 fan harren binne rjochte op it reparearjen fan decoherence, jo bliuwe mei 60 logyske qubits. Dy wêrop jo jo algoritme útfiere. It konsept fan logyske qubits is no earder teoretysk; Ik persoanlik haw net heard oer praktyske ymplemintaasjes.
Flaters en harren korreksje
In oare plaag fan kwantumferwurkers. As jo in qubit omkeare, is der in kâns fan 2% dat de operaasje mislearret. As jo 2 qubits fergrieme, is de flaterrate oant 8%. Nim in 256-bit nûmer, hash it nei SHA-256, tel it oantal operaasjes, berekkenje de kâns om ALLE dizze operaasjes sûnder flater út te fieren.
Wiskundigen jouwe in oplossing: flaterkorreksje. Der binne algoritmen. It ymplementearjen fan ien ferstrengeling fan 2 logyske qubits fereasket 100.000 fysike qubits. It duorret net lang foardat it ein komt.
Prozessor arsjitektuer
Strikt sjoen binne d'r gjin kwantumkompjûters. D'r binne allinich kwantumprozessors. Wêrom hawwe jo RAM nedich as de tiid om te wurkjen is beheind ta millisekonden? Ik programma yn Q #, mar it is in hege nivo taal. Allocate dysels 15 qubits, en doch wat jo wolle mei harren. Hy woe wol, ferwûne de earste qubit mei de tsiende. Desired - betize de earste seis.
Op in echte prosessor is d'r gjin sa'n frijheid. Ik frege om de earste qubit mei 15 te ferwikseljen - de kompilator sil 26 ekstra operaasjes generearje. Ast gelok bist. As jo pech hawwe, sil it hûndert generearje. It feit is dat in qubit allinich ferwûne kin wurde mei syn buorlju. Ik haw net sjoen mear as 6 buorlju per qubit. Yn prinsipe binne d'r kompilers dy't kwantumprogramma's optimalisearje, mar se binne nochal teoretysk.
Elke prosessor hat in oare set ynstruksjes, en de ferbiningen tusken qubits binne oars. Yn in ideale wrâld hawwe wy willekeurige Rx, Ry, Rz, en har kombinaasjes, plus frije ferstriken basearre op in tsiental funksjes, plus Swap: sjoch nei de operators yn . Yn 'e realiteit hawwe wy ferskate pearen qubits, en ferwikkeling fan CNOT (q[0], q[1]) kostet ien operaasje, en CNOT(q[1], q[0]) nimt 7. En gearhing smelt .. .
Priis, beskikberens, ûnderhâldsbetingsten, amortisaasjetiid, programmearynstruminten ...
Prizen wurde net advertearre, beskikberens foar de gemiddelde boarger is tichtby nul, ôfskriuwingstiid is net yn 'e praktyk berekkene, programmearringsmiddels binne krekt yn' e berneskuon. Dokumintaasje op arxiv.org.
Dus hokker ynformaasje hawwe jo nedich fan saakkundigen by it frijjaan fan in nije kwantumkomputer?
Njonken de list hjirboppe hâld ik fan de opsjes fan и :
As allinich elk artikel oer in nije kwantumkomputer begon mei twa skaaimerken - kwantiteit tagelyk entangled qubits, en qubit retensjonstiid.
Of noch better - fan 'e tiid dat it duorret om in ienfâldige benchmark út te fieren, bygelyks it finen fan prime faktoaren fan it nûmer 91.
Boarne: www.habr.com