量子コンピューターのパワーは、量子コンピューターの基本測定単位である量子ビットで測定されます。 .
このようなフレーズを読むたびに、私は手のひらを返します。 これは何の良い結果ももたらさず、私の視界は薄れ始めました。 すぐにメクロンに頼らなければなりません。
量子コンピュータの基本パラメータをある程度体系化する時期が来ていると思います。 そのうちのいくつかがあります:
- 量子ビットの数
- コヒーレンス保持時間（デコヒーレンス時間）
- エラーレベル
- プロセッサアーキテクチャ
- 価格、可用性、メンテナンス条件、償却期間、プログラミングツールなど。
量子ビットの数
ここではすべてが明らかであり、多ければ多いほど良いです。 実際には、量子ビットの料金を支払う必要があり、理想的には、タスクを完了するために必要な数の量子ビットを正確に購入する必要があります。 専用スロット マシンの開発者にとって、（ランダム性を生成するには）マシンごとに 2048 量子ビットで十分です。 「ブルート フォース」RSA-2048 の場合 - 少なくとも XNUMX 量子ビット。
最も公表されている量子アルゴリズムは、Grover と Shor にちなんで命名されています。 Grover を使用すると、ハッシュを「ハッキング」できます。 ビットコインをクラッシュさせるには、少なくとも 256 量子ビットを搭載したコンピューターが必要です (ビットコインの複雑さを試すこともできますが、この概数にこだわりましょう)。 Shor を使用すると、数値を因数分解できます。 長さ n の XNUMX 進数を因数分解するには、少なくとも n 量子ビットが必要です。
現在の最大値: 50 量子ビット (）。 そして実際には、50 量子ビットが限界です。 量子コンピュータシミュレーションの限界。 理論的には、古典的なコンピューター上で任意の数の量子ビットをシミュレートできます。 実際には、シミュレーションに 25651210242048 量子ビットを追加するには、古典的なコンピューターを XNUMX 倍にする必要があります。 これに量子ビットが毎年倍増しているという噂が加わり、XNUMX 量子ビットのアルゴリズムをデバッグするにはどうすればよいかという疑問を自問してください。 シミュレータはなく、量子プロセッサにブレークポイントを設定することはできません。
コヒーレンス保持時間（デコヒーレンス時間）
一貫性と首尾一貫性は同じものではありません。 私は一貫性を作業記憶の再生と比較するのが好きです。 RAM ストリップには数十億のセルがあり、それぞれが 0.99 または 0.98 の電荷を持っています。 この電荷には非常に興味深い特性があります。それは消耗することです。 最初の「単位」セルは 0.01 セルになり、次に 0.02 セルというようになります。 したがって、0.03、XNUMX、XNUMXがゼロに蓄積されます...この電荷は更新、つまり「再生」する必要があります。 半分未満のものはすべてゼロにリセットされ、それ以外はすべて XNUMX にプッシュされます。
量子プロセッサは再生成できません。 したがって、最初の「リーク」量子ビットまでのすべての計算には XNUMX サイクルがあります。 最初の「ドリップ」までの時間はデコヒーレンス時間と呼ばれます。 コヒーレンスとは、量子ビットがまだ「リーク」していない状態です。 もう少し大人向けの解説もご覧いただけます。
デコヒーレンスは量子ビットの数に関係します。量子ビットが増えるほど、コヒーレンスを維持することが難しくなります。 一方、大量の量子ビットがある場合は、その一部を使用してデコヒーレンスに関連するエラーを修正できます。 ここから 続く量子ビットの数自体は何も解決しないということです。 量子ビットの数を 90 倍にし、その XNUMX% をデコヒーレンスの修正に費やすことができます。
ここで、論理量子ビットの概念が登場します。 大まかに言えば、100 量子ビットを備えたプロセッサーがあり、そのうちの 40 量子ビットがデコヒーレンスの修正を目的としている場合、60 個の論理量子ビットが残ります。 アルゴリズムを実行する対象。 論理量子ビットの概念は現在かなり理論的なものになっており、私個人としては実際の実装については聞いたことがありません。
エラーとその修正
量子プロセッサのさらなる災難。 量子ビットを反転すると、操作が失敗する可能性が 2% あります。 2 量子ビットをもつれさせると、エラー率は最大 8% になります。 256 ビットの数値を取得し、それを SHA-256 にハッシュし、操作の数を数え、これらの操作がすべてエラーなしで実行される確率を計算します。
数学者はエラー修正という解決策を提供します。 アルゴリズムがあります。 2 つの論理量子ビットの 100.000 つのエンタングルメントを実装するには、XNUMX の物理量子ビットが必要です。 終わりが来るまでそう長くはかからないでしょう。
プロセッサアーキテクチャ
厳密に言えば、量子コンピューターは存在しません。 あるのは量子プロセッサだけです。 作業時間がミリ秒に制限されているのに、なぜ RAM が必要なのでしょうか? 私は Q# でプログラムしていますが、これは高級言語です。 15 量子ビットを割り当てて、それを使って好きなことをしてください。 彼は最初の量子ビットを XNUMX 番目の量子ビットと絡ませたかったのです。 望ましい - 最初のXNUMXつを混乱させます。
実際のプロセッサではそのような自由はありません。 最初の量子ビットを 15 でエンタングルするように依頼しました。コンパイラーは 26 の追加演算を生成します。 運が良ければ。 運が悪いと6個発生します。 実際のところ、量子ビットは隣接する量子ビットとのみもつれ合う可能性があります。 量子ビットあたり XNUMX 個を超える近傍を見たことがありません。 原理的には、量子プログラムを最適化するコンパイラーは存在しますが、それらはまだかなり理論的なものです。
各プロセッサには異なる命令セットがあり、量子ビット間の接続も異なります。 理想的な世界では、任意の Rx、Ry、Rz、およびそれらの組み合わせに加え、XNUMX 個の特徴に基づく自由なエンタングルメント、さらに Swap が存在します。 。 実際には、量子ビットのペアがいくつかあり、CNOT (q[0], q[1]) のもつれには 1 回の操作が必要で、CNOT(q[0], q[7]) には XNUMX 回かかります。そして、コヒーレンスが溶けます。 。
価格、可用性、メンテナンス条件、償却時間、プログラミングツール...
価格は公表されておらず、一般の国民が入手できるものはゼロに近く、減価償却期間は実際には計算されておらず、プログラミングツールはまだ初期段階にある。 arxiv.org のドキュメント。
では、新しい量子コンピューターをリリースする際には、専門家からどのような情報が必要なのでしょうか?
上記のリストの他に、以下のオプションが気に入っています и :
新しい量子コンピューターに関するすべての記事が、量という XNUMX つの特性から始まっていればよかったのに 同時 もつれた量子ビットと量子ビットの保持時間。
さらに良いのは、単純なベンチマークの実行にかかる時間 (たとえば、91 の素因数を見つける場合) からです。
出所： habr.com