Fuqia e kompjuterëve kuantik matet në kubite, njësia bazë e matjes në një kompjuter kuantik. .
Bëj feyspalm pas çdo leximi të një fraze të tillë. Nuk më çon në diçka të mirë, po fillon të ulet shikimi; së shpejti do të duhet të kontaktoj Meklon.
Mendoj se është koha të sistematizohet disi parametrat kryesorë të kompjuterëve kuantik. Ka disa prej tyre:
- Numri i kubiteve
- Koha e mbajtjes së koherencës (koha e dekoherecës)
- Niveli i gabimeve
- Arkitektura e procesorit
- Çmimi, disponueshmëria, kushtet e mbajtjes, koha e amortizimit, mjetet e programimit, etj.
Numri i kubiteve
Këtu është e qartë, sa më shumë, aq më mirë. Në praktikë, megjithatë, kubitet janë të pagueshëm, dhe në mënyrën ideale duhet të blesh domosdoshmërish aq kubite sa janë të nevojshme për realizimin e detyrës. Për një zhvillues të lojërave ekskluzive, mjafton një kubit për automatin (për gjenerimin e rastësishëm). Për 'bruteforce' të RSA-2048, kërkohen të paktën 2048 kubite.
Algoritmet kuantike më të famshme quhen Grover dhe Shor. Grover lejon 'hacking' të hash-ëve. Për të shkatërruar bitkoinin nevojiten kompjuterë me të paktën 256 kubite në bord (mund të luajmë me vështirësinë e bitkoinit, por le të ndalemi në këtë numër të radhës). Shor lejon faktorimin e numrave. Për faktorimin e një numri me gjatësi n bit duhet të paktën n kubite.
Maksimumi aktual: 50 kubite (). Dhe në të vërtetë, 50 kubite është kufiri. Kufiri i simulimit të një kompjuteri kuantik. Në teori, ne mund të simulojmë çdo numër kubitesh në kompjuterë klasik. Në praktikë, shtimi i një kubiti në simulim kërkon dyfishimin e kompjuterëve klasikë. Shtoni këtu thashethemet për dyfishimin e kubiteve çdo vit, dhe bëni pyetjen: si të debugg-oni algoritmet për 25651210242048 kubite? Nuk ka simulator, në një procesor kuantik nuk mund të vendosni një pikë ndalimi.
Koha e mbajtjes së koherencës (koha e dekoherecës)
Koherenca dhe koherencë nuk janë të njëjta. Unë preferoj ta krahasoj koherencën me rigjenerimin e kujtesës RAM. Në modulët RAM ka miliarda vende të lira, dhe çdo vend ka një ngarkesë, zero ose një. Kjo ngarkesë ka një pronësi shumë interesante — ajo bie. Fillimisht, vendi "me një" bëhet një vend me 0.99, pastaj 0.98, dhe kështu me radhë. Për pasojë, në zero grumbullohet 0.01, 0.02, 0.03... Duhet ta përditësojmë këtë ngarkesë, "të rigjenerohet". Gjithçka që është më pak se gjysma, është e detyruar të kthehet në zero, gjithçka tjetër arrin deri në një.
Proçesorët kuantikë nuk mund të rigjenerohen. Prandaj, për të gjitha llogaritjet ka një cikël, deri në kubitin e parë "në rrjedhje". Koha deri në rrjedhjen e parë të quhet koha e dekohierencës. Koherenca është një gjendje kur kubitët akoma nuk kanë "rrjedhur". mund të shihni shpjegime pak më të avancuara.
Dekohierenca është e lidhur me numrin e kubitëve: sa më shumë kubitë, aq më e vështirë është të mbash koherencën. Nga ana tjetër, me një numër të madh kubitësh, mund të përdorësh një pjesë prej tyre për të korrigjuar gabimet që lidhen me dekohierencën. Nga këtu rrjedh, se numri i kubitëve vetë nuk zgjidh asgjë. Mund të dyfishosh numrin e kubitëve, dhe të shpenzosh 90% të tyre për të fikësuar dekohierencën.
Pothuajse këtu lind koncepti i kubit të logjikës. Në terma të thjeshtë, nëse keni një procesor me 100 kubitë, por 40 prej tyre janë drejtuar për të fikësuar dekohierencën — ju mbeten 60 kubitë logjikë. Ata mbi të cilët kryeni algoritmin tuaj. Koncepti i kubitëve logjikë tani është më shumë teorik, për implementimet praktike personalisht nuk kam dëgjuar.
Gabimet dhe korrigjimi i tyre
Një tjetër problem i proçesorëve kuantikë. Nëse invertoni një kubit, me një mundësi 2% operacioni përfundon me gabim. Nëse ngatërroni 2 kubitë, mundësia e gabimit arrin në 8%. Merrni një numër prej 256 bitësh, ndajeni me SHA-256, llogaritni numrin e operacioneve, llogaritni probabilitetin për të kryer TË GJITHA këto operacione pa gabim.
Matematikanët ofrojnë një zgjidhje: korrigjimi i gabimeve. Ekzistojnë algoritme. Realizimi i një ngatërrimi të 2 kubitëve logjikë kërkon 100,000 kubitë fizikë. Fundi i Bitcoin-it nuk do të ndodhë shpejt.
Arkitektura e procesorit
Saktësisht, nuk ka kompjuterë kuantikë. Ka vetëm procesorë kuantikë. Për çfarë është nevoja për memorie kur koha e punës është e kufizuar në milisekonda? Unë programoj në Q#, por kjo është një gjuhë e nivelit të lartë. Kam ndarë 15 kubite për vete dhe bëj me ta çfarë të dua. Duam, ngatërroj kubitin e parë me të dhjetin. Desha — ngatërrova gjashtë të parët.
Në një procesor real nuk ka një liri të tillë. I kërkova të ngatërrohet kubiti i parë me të 15-in — kompajleri do të gjenerojë 26 operacione shtesë. Nëse do të kem fat. Nëse nuk kam fat — do të gjenerojë njëqind. Problemi është se kubiti mund të ngatërrohet vetëm me fqinjët. Më shumë se 6 fqinjë në kubit nuk kam parë. Në parim, ekzistojnë kompilatorë kuantikë optimizues, por ata ende janë më shumë teorikë.
Çdo procesor ka një grup të vet të instrukcioneve, dhe lidhjet ndërmjet kubitve dallojnë. Në një botë ideale kemi Rx, Ry, Rz të rastësishme dhe kombinime të tyre, plus ngatërrohet lirisht me dhjetë karakteristika, plus Swap: shikoni operatorët në . Në realitet, megjithatë, ne kemi disa palë kubitësh, dhe ngatërroja CNOT (q[0], q[1]) kushton një operacion, ndërsa CNOT(q[1], q[0]) — tashmë 7. Dhe koherenca po shkon duke u pakësuar…
Çmimi, disponueshmëria, kushtet e mbajtjes, koha e amortizimit, mjetet e programimit…
Çmimet nuk janë të shpallura, disponueshmëria për qytetarët është pothuajse zero, koha e amortizimit në praktikë nuk është llogaritur, mjetet e programimit janë vetëm në zhvillim. Dokumentacioni në arxiv.org.
Cila informatë duhet të kërkosh nga ekspertët gjatë lansimit të një kompjuteri të ri kuantik?
Përveç listës së mësipërme, më pëlqejnë alternativat nga dhe :
Sa mirë do të ishte që çdo artikull për një kompjuter të ri kuantik të fillonte me dy karakteristika — numri i kubiteve të ngatërruar , dhe koha e mbajtjes së kubiteve.
Ose akoma më mirë — me kohën e ekzekutimit të një benchmarku të thjeshtë, për shembull, gjetjen e faktorëve prim të numrit 91.
Burimi: habr.com
