Kraftur skammtatölvu er mældur í qubits, grunnmælieiningunni í skammtatölvu. .
Ég fæ í andlitið í hvert skipti sem ég les svona setningu. Þetta leiddi ekki til góðs, sjón mín fór að dofna; Ég verð bráðum að snúa mér til Meklon.
Ég held að það sé kominn tími til að skipuleggja grunnbreytur skammtatölvu að einhverju leyti. Þeir eru nokkrir:
- Fjöldi qubita
- Samhengistími (decoherence time)
- Villustig
- Arkitektúr örgjörva
- Verð, framboð, viðhaldsskilyrði, afskriftartími, forritunartæki o.fl.
Fjöldi qubita
Hér er allt augljóst, því meira því betra. Í raun og veru þarftu að borga fyrir qubita og helst þarftu að kaupa nákvæmlega eins marga qubita og þarf til að klára verkefnið. Fyrir þróunaraðila einkarétta spilakassa dugar einn qubit á hverja vél (til að búa til handahófi). Fyrir „brute force“ RSA-2048 - að minnsta kosti 2048 qubits.
Mest auglýst skammtafræði reiknirit eru nefnd eftir Grover og Shor. Grover gerir þér kleift að „hakka“ kjötkássa. Til að hrynja Bitcoin þarftu tölvur með að minnsta kosti 256 qubita um borð (þú getur leikið þér að því hversu flókið Bitcoin er, en við skulum halda okkur við þessa hringtölu). Shor gerir þér kleift að þátta tölur. Til að taka þátt í fjölda lengdar n tvöfaldra tölustafa þarftu að minnsta kosti n kvbita.
Núverandi hámark: 50 qubits (). Og í raun eru 50 qubits takmörkin. Takmörk skammtatölvuhermunar. Fræðilega séð getum við hermt eftir hvaða fjölda qubits sem er á klassískum tölvum. Í reynd, að bæta einum qubit við uppgerð krefst tvöföldunar á klassísku tölvunum. Bættu við þetta orðrómnum um tvöföldun qubita á hverju ári og spyrðu sjálfan þig spurningarinnar: hvernig á að villa reiknirit fyrir 25651210242048 qubits? Það er enginn hermir; þú getur ekki stillt brotpunkt á skammtavinnslu.
Samhengistími (decoherence time)
Samhengi og samheldni er ekki sami hluturinn. Mér finnst gaman að bera saman samræmi við endurnýjun vinnsluminni. Það eru milljarðar frumna á RAM ræmunni, hver með hleðslu, núll eða einni. Þetta gjald hefur mjög áhugaverða eiginleika - það tæmist. Upphaflega "eininga" fruman verður 0.99 fruman, síðan 0.98 fruman, og svo framvegis. Í samræmi við það safnast 0.01, 0.02, 0.03 við núll... Þessa hleðslu þarf að endurnýja, "endurnýja". Allt minna en helmingur er núllstillt, allt annað er ýtt á einn.
Ekki er hægt að endurnýja skammtaörgjörva. Í samræmi við það er ein lota fyrir alla útreikninga, þar til fyrsta „lekið“ qubit. Tíminn fyrir fyrsta „drip“ er kallaður decoherence time. Samhengi er ástand þegar qubitarnir hafa ekki enn „lekið“. Þú getur skoðað aðeins fleiri fullorðna skýringar.
Samhengi tengist fjölda qubita: því fleiri qubits, því erfiðara er að viðhalda samræmi. Á hinn bóginn, ef þú ert með mikinn fjölda qubits, geturðu notað sum þeirra til að leiðrétta villur sem tengjast decoherence. Héðan rennur útað fjöldi qubita í sjálfu sér leysir ekki neitt. Þú getur tvöfaldað fjölda qubita og eytt 90% af þeim í að laga samhengi.
Þetta er þar sem hugmyndin um rökrétt qubit kemur við sögu. Í grófum dráttum, ef þú ert með örgjörva með 100 qubits, en 40 þeirra miða að því að laga decoherence, þá situr þú eftir með 60 rökræna qubita. Þeir sem þú framkvæmir reikniritið þitt á. Hugmyndin um rökræna qubita er nú frekar fræðileg; ég persónulega hef ekki heyrt um hagnýtar útfærslur.
Villur og leiðrétting þeirra
Enn ein plága skammtavinnsluaðila. Ef þú snýrð við qubit eru 2% líkur á að aðgerðin mistakist. Ef þú flækir 2 qubits er villuhlutfallið allt að 8%. Taktu 256 bita tölu, hassaðu hana í SHA-256, teldu fjölda aðgerða, reiknaðu líkurnar á að framkvæma ALLAR þessar aðgerðir án villu.
Stærðfræðingar gefa lausn: villuleiðréttingu. Það eru til reiknirit. Til að útfæra eina flækju af 2 rökrænum qubitum þarf 100.000 líkamlega qubita. Það mun ekki líða á löngu þar til endirinn kemur.
Arkitektúr örgjörva
Strangt til tekið eru engar skammtatölvur. Það eru bara til skammtavinnslur. Af hverju þarftu vinnsluminni þegar vinnutíminn er takmarkaður við millisekúndur? Ég forrita í Q#, en það er tungumál á háu stigi. Úthlutaðu þér 15 qubits og gerðu hvað sem þú vilt með þeim. Hann vildi það, flækti fyrsta qubitinn við þann tíunda. Óskað - ruglaði fyrstu sex.
Á alvöru örgjörva er ekkert slíkt frelsi. Ég bað um að flækja fyrsta qubitinn með 15 - þýðandinn mun búa til 26 viðbótaraðgerðir. Ef þú ert heppinn. Ef þú ert óheppinn mun það búa til hundrað. Staðreyndin er sú að qubit getur aðeins flækst í nágrönnum sínum. Ég hef ekki séð meira en 6 nágranna á hvern qubit. Í grundvallaratriðum eru til þýðendur sem hagræða skammtafræðiforritum, en þeir eru samt frekar fræðilegir.
Hver örgjörvi hefur mismunandi sett af leiðbeiningum og tengingar milli qubits eru mismunandi. Í hugsjónum heimi höfum við handahófskenndar Rx, Ry, Rz og samsetningar þeirra, auk ókeypis flækju byggða á tugi eiginleika, auk Skipta: skoðaðu rekstraraðila í . Í raun og veru erum við með nokkur pör af qubitum og flæking CNOT (q[0], q[1]) kostar eina aðgerð og CNOT(q[1], q[0]) tekur 7. Og samhengi bráðnar .. .
Verð, framboð, viðhaldsskilyrði, afskriftartími, forritunarverkfæri...
Verð eru ekki auglýst, framboð fyrir almennan borgara er nálægt núlli, afskriftartími hefur ekki verið reiknaður í reynd, forritunartæki eru bara á byrjunarstigi. Skjöl á arxiv.org.
Svo hvaða upplýsingar þarfnast þú frá sérfræðingum þegar þú gefur út nýja skammtatölvu?
Fyrir utan listann hér að ofan líkar ég við valkostina frá и :
Ef bara hver einasta grein um nýja skammtatölvu hefði byrjað á tveimur eiginleikum - magni samtímis entangled qubits og qubit varðveislutími.
Eða jafnvel betra - frá þeim tíma sem það tekur að keyra einfalt viðmið, til dæmis að finna frumstuðla tölunnar 91.
Heimild: www.habr.com