🥇ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટરની લાક્ષણિકતાઓ

ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરની શક્તિ ક્વોબિટ્સમાં માપવામાં આવે છે, જે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરમાં માપનનું મૂળભૂત એકમ છે. સોર્સ.

જ્યારે પણ હું આના જેવો વાક્ય વાંચું છું ત્યારે હું ચહેરા પર હાથ ફેરવું છું. આનાથી કોઈ ભલું થયું નહિ, મારી દ્રષ્ટિ ક્ષીણ થવા લાગી; મારે જલ્દી મેકલોન તરફ વળવું પડશે.

મને લાગે છે કે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરના મૂળભૂત પરિમાણોને કંઈક અંશે વ્યવસ્થિત કરવાનો સમય છે. તેમાંના ઘણા છે:

ક્વિટ્સની સંખ્યા
કોહરેન્સ હોલ્ડિંગ ટાઇમ (ડિકોહરન્સ ટાઇમ)
ભૂલ સ્તર
પ્રોસેસર આર્કિટેક્ચર
કિંમત, ઉપલબ્ધતા, જાળવણી શરતો, ઋણમુક્તિ સમય, પ્રોગ્રામિંગ સાધનો, વગેરે.

ક્વિટ્સની સંખ્યા

અહીં બધું સ્પષ્ટ છે, વધુ સારું. વાસ્તવમાં, તમારે ક્યુબિટ્સ માટે ચૂકવણી કરવી પડશે, અને આદર્શ રીતે તમારે કાર્ય પૂર્ણ કરવા માટે જરૂરી હોય તેટલા જ ક્યુબિટ્સ ખરીદવાની જરૂર છે. વિશિષ્ટ સ્લોટ મશીનોના વિકાસકર્તા માટે, મશીન દીઠ એક ક્યુબિટ પર્યાપ્ત છે (રેન્ડમનેસ જનરેટ કરવા માટે). "બ્રુટ ફોર્સ" RSA-2048 માટે - ઓછામાં ઓછા 2048 ક્યુબિટ્સ.

સૌથી વધુ પ્રચારિત ક્વોન્ટમ અલ્ગોરિધમ્સનું નામ ગ્રોવર અને શોર પછી રાખવામાં આવ્યું છે. ગ્રોવર તમને હેશ "હેક" કરવાની મંજૂરી આપે છે. બિટકોઇનને ક્રેશ કરવા માટે, તમારે બોર્ડ પર ઓછામાં ઓછા 256 ક્વિટ્સ ધરાવતા કમ્પ્યુટર્સની જરૂર છે (તમે બિટકોઇનની જટિલતા સાથે રમી શકો છો, પરંતુ ચાલો આ રાઉન્ડ નંબર સાથે વળગી રહીએ). શોર તમને સંખ્યાઓને ફેક્ટરાઇઝ કરવાની મંજૂરી આપે છે. સંખ્યાબંધ લંબાઈ n દ્વિસંગી અંકોને પરિબળ કરવા માટે, તમારે ઓછામાં ઓછા n qubitsની જરૂર છે.

વર્તમાન મહત્તમ: 50 ક્વિટ્સ (પહેલેથી જ 72?). અને હકીકતમાં, 50 ક્યુબિટ્સ એ મર્યાદા છે. ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર સિમ્યુલેશનની મર્યાદા. સૈદ્ધાંતિક રીતે, આપણે ક્લાસિકલ કોમ્પ્યુટર પર ગમે તેટલી સંખ્યામાં ક્યુબિટ્સનું અનુકરણ કરી શકીએ છીએ. વ્યવહારમાં, સિમ્યુલેશનમાં એક ક્વિટ ઉમેરવા માટે ક્લાસિકલ કોમ્પ્યુટરને બમણું કરવું જરૂરી છે. આમાં દર વર્ષે ક્યુબિટ્સ બમણી થવાની અફવાઓ ઉમેરો, અને તમારી જાતને પ્રશ્ન પૂછો: 25651210242048 ક્વિટ્સ માટે અલ્ગોરિધમ્સ કેવી રીતે ડીબગ કરવું? ત્યાં કોઈ સિમ્યુલેટર નથી; તમે ક્વોન્ટમ પ્રોસેસર પર બ્રેક પોઈન્ટ સેટ કરી શકતા નથી.

કોહરેન્સ હોલ્ડિંગ ટાઇમ (ડિકોહરન્સ ટાઇમ)

સુસંગતતા અને સુસંગતતા એક જ વસ્તુ નથી. મને કાર્યકારી મેમરી પુનઃજનન સાથે સુસંગતતાની તુલના કરવી ગમે છે. RAM સ્ટ્રીપ પર અબજો કોષો છે, દરેકમાં ચાર્જ, શૂન્ય અથવા એક છે. આ ચાર્જમાં ખૂબ જ રસપ્રદ મિલકત છે - તે ડ્રેઇન કરે છે. શરૂઆતમાં "એકમ" કોષ 0.99 કોષ, પછી 0.98 કોષ અને તેથી વધુ બને છે. તદનુસાર, 0.01, 0.02, 0.03 શૂન્ય પર સંચિત થાય છે... આ ચાર્જને નવીકરણ કરીને "પુનઃજનિત" કરવું પડશે. અડધા કરતા ઓછી કોઈપણ વસ્તુ શૂન્ય પર રીસેટ થાય છે, બાકીનું બધું એક પર ધકેલવામાં આવે છે.

ક્વોન્ટમ પ્રોસેસરો પુનઃજનરેટ કરી શકાતા નથી. તદનુસાર, પ્રથમ "લીક" ક્યુબિટ સુધી તમામ ગણતરીઓ માટે એક ચક્ર છે. પ્રથમ "ડ્રીપ" પહેલાના સમયને ડીકોહરન્સ ટાઇમ કહેવામાં આવે છે. સુસંગતતા એ એક એવી સ્થિતિ છે જ્યારે ક્યુબિટ્સ હજુ સુધી "લીક" થયા નથી. તે તમે થોડી વધુ પુખ્ત સમજૂતીઓ જોઈ શકો છો.

ડીકોહેરેન્સ એ ક્યુબિટ્સની સંખ્યા સાથે સંબંધિત છે: વધુ ક્યુબિટ્સ, સુસંગતતા જાળવવી વધુ મુશ્કેલ છે. બીજી બાજુ, જો તમારી પાસે મોટી સંખ્યામાં ક્યુબિટ્સ છે, તો તમે તેમાંથી કેટલાકનો ઉપયોગ ડીકોહેરેન્સ સાથે સંકળાયેલી ભૂલોને સુધારવા માટે કરી શકો છો. અહીંથી બહાર વહે છેકે ક્યુબિટ્સની સંખ્યા પોતે કંઈપણ હલ કરતી નથી. તમે ક્યુબિટ્સની સંખ્યા બમણી કરી શકો છો અને તેમાંથી 90% ડીકોહેરેન્સને ઠીક કરવામાં ખર્ચ કરી શકો છો.

આ તે છે જ્યાં લોજિકલ ક્યુબિટનો ખ્યાલ અમલમાં આવે છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, જો તમારી પાસે 100 ક્યુબિટ્સ સાથેનું પ્રોસેસર છે, પરંતુ તેમાંથી 40 ડિકોહેરેન્સને ઠીક કરવાના લક્ષ્યમાં છે, તો તમારી પાસે 60 લોજિકલ ક્વિટ્સ બાકી છે. જેના પર તમે તમારા અલ્ગોરિધમનો અમલ કરો છો. લોજિકલ ક્યુબિટ્સનો ખ્યાલ હવે સૈદ્ધાંતિક છે; મેં વ્યક્તિગત રીતે વ્યવહારિક અમલીકરણો વિશે સાંભળ્યું નથી.

ભૂલો અને તેમની સુધારણા

ક્વોન્ટમ પ્રોસેસર્સનો બીજો હાલાકી. જો તમે ક્યુબિટને ઉલટાવી દો છો, તો ઓપરેશન નિષ્ફળ જવાની 2% શક્યતા છે. જો તમે 2 ક્યુબિટ્સને ફસાવશો, તો ભૂલ દર 8% સુધી છે. 256-બીટ નંબર લો, તેને SHA-256 પર હેશ કરો, ઑપરેશન્સની સંખ્યા ગણો, આ બધી ઑપરેશન્સ ભૂલ વિના કરવાની સંભાવનાની ગણતરી કરો.

ગણિતશાસ્ત્રીઓ ઉકેલ આપે છે: ભૂલ સુધારણા. ત્યાં ગાણિતીક નિયમો છે. 2 લોજિકલ ક્યુબિટ્સના એક ફસાઇને લાગુ કરવા માટે 100.000 ભૌતિક ક્વિબિટ્સની જરૂર છે. અંત આવે તે પહેલાં લાંબો સમય લાગશે નહીં.

પ્રોસેસર આર્કિટેક્ચર

કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, ત્યાં કોઈ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સ નથી. ત્યાં માત્ર ક્વોન્ટમ પ્રોસેસર્સ છે. જ્યારે કામ કરવાનો સમય મિલિસેકન્ડ સુધી મર્યાદિત હોય ત્યારે તમારે રેમની શા માટે જરૂર છે? હું Q# માં પ્રોગ્રામ કરું છું, પરંતુ તે ઉચ્ચ સ્તરની ભાષા છે. તમારી જાતને 15 ક્વિટ્સ ફાળવો, અને તમે તેમની સાથે જે ઇચ્છો તે કરો. તે ઇચ્છતો હતો, દસમા સાથે પ્રથમ ક્યુબિટને ફસાવી. ઇચ્છિત - પ્રથમ છ મૂંઝવણમાં.

વાસ્તવિક પ્રોસેસર પર આવી કોઈ સ્વતંત્રતા નથી. મેં પ્રથમ ક્યુબિટને 15 સાથે ફસાવવાનું કહ્યું - કમ્પાઇલર 26 વધારાના ઓપરેશન્સ જનરેટ કરશે. જો તમે નસીબદાર છો. જો તમે કમનસીબ છો, તો તે સો જનરેટ કરશે. હકીકત એ છે કે ક્યુબિટ ફક્ત તેના પડોશીઓ સાથે જ ફસાઈ શકે છે. મેં ક્વિટ દીઠ 6 થી વધુ પડોશીઓ જોયા નથી. સૈદ્ધાંતિક રીતે, ત્યાં કમ્પાઇલર્સ છે જે ક્વોન્ટમ પ્રોગ્રામ્સને ઑપ્ટિમાઇઝ કરે છે, પરંતુ તે હજી પણ સૈદ્ધાંતિક છે.

દરેક પ્રોસેસરમાં સૂચનોનો અલગ સેટ હોય છે, અને ક્યુબિટ્સ વચ્ચેના જોડાણો અલગ હોય છે. એક આદર્શ વિશ્વમાં, અમારી પાસે મનસ્વી Rx, Ry, Rz અને તેમના સંયોજનો છે, વત્તા ડઝન વિશેષતાઓ પર આધારિત ફ્રી એન્ગલમેન્ટ, વત્તા સ્વેપ: ઑપરેટરોને જુઓ કર્કશ. વાસ્તવમાં, આપણી પાસે ક્યુબિટ્સની ઘણી જોડી છે, અને CNOT (q[0], q[1]) ને ફસાવવા માટે એક ઓપરેશનનો ખર્ચ થાય છે, અને CNOT(q[1], q[0]) 7 લે છે. અને સુસંગતતા ઓગળે છે .. .

કિંમત, ઉપલબ્ધતા, જાળવણી શરતો, ઋણમુક્તિ સમય, પ્રોગ્રામિંગ સાધનો...

કિંમતોની જાહેરાત કરવામાં આવતી નથી, સરેરાશ નાગરિક માટે ઉપલબ્ધતા શૂન્યની નજીક છે, વ્યવહારમાં અવમૂલ્યન સમયની ગણતરી કરવામાં આવી નથી, પ્રોગ્રામિંગ ટૂલ્સ ફક્ત તેમની બાળપણમાં છે. arxiv.org પર દસ્તાવેજીકરણ.

તો નવા ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટરને બહાર પાડતી વખતે તમને નિષ્ણાતો પાસેથી કઈ માહિતીની જરૂર છે?

ઉપરની સૂચિ ઉપરાંત, મને વિકલ્પો ગમે છે પર્લપાવર и અલ્ટર2:

જો નવા ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટર વિશેના દરેક લેખની શરૂઆત બે વિશેષતાઓથી થાય - જથ્થો એક સાથે ફસાઇ ગયેલા ક્યુબિટ્સ, અને ક્વિબિટ રીટેન્શન સમય.

અથવા તો વધુ સારું - એક સરળ બેંચમાર્ક ચલાવવામાં લાગે તે સમયથી, ઉદાહરણ તરીકે, નંબર 91 ના મુખ્ય પરિબળો શોધવા.

સોર્સ: www.habr.com

ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સની લાક્ષણિકતાઓ