พลังของคอมพิวเตอร์ควอนตัมวัดเป็นหน่วยคิวบิต ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานของการวัดในคอมพิวเตอร์ควอนตัม .
ฉันส่ายหน้าทุกครั้งที่อ่านประโยคแบบนี้ สิ่งนี้ไม่ได้นำไปสู่ผลดีใด ๆ นิมิตของฉันเริ่มเลือนหายไป จะต้องหันไปหาเมฆลอนเร็วๆ นี้
ฉันคิดว่าถึงเวลาที่ต้องจัดระบบพารามิเตอร์พื้นฐานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมแล้ว มีหลายอย่าง:
- จำนวนคิวบิต
- เวลาเก็บความสอดคล้อง (เวลา decoherence)
- ระดับข้อผิดพลาด
- สถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์
- ราคา ความพร้อมใช้งาน เงื่อนไขการบำรุงรักษา เวลาตัดจำหน่าย เครื่องมือการเขียนโปรแกรม ฯลฯ
จำนวนคิวบิต
ทุกอย่างชัดเจนที่นี่ยิ่งดีเท่าไร ในความเป็นจริง คุณจะต้องจ่ายเงินสำหรับคิวบิต และตามหลักการแล้ว คุณจะต้องซื้อคิวบิตให้มากที่สุดเท่าที่จำเป็นในการทำงานให้เสร็จสิ้น สำหรับผู้พัฒนาสล็อตแมชชีนพิเศษ หนึ่งคิวบิตต่อเครื่องก็เพียงพอแล้ว (เพื่อสร้างการสุ่ม) สำหรับ "กำลังเดรัจฉาน" RSA-2048 - อย่างน้อย 2048 คิวบิต
อัลกอริธึมควอนตัมที่ได้รับการเผยแพร่มากที่สุดตั้งชื่อตาม Grover และ Shor Grover อนุญาตให้คุณ "แฮ็ก" แฮชได้ หากต้องการพัง Bitcoin คุณต้องมีคอมพิวเตอร์ที่มีอย่างน้อย 256 qubits (คุณสามารถเล่นกับความซับซ้อนของ Bitcoin ได้ แต่เราจะยึดติดกับตัวเลขรอบนี้) Shor ช่วยให้คุณสามารถแยกตัวประกอบตัวเลขได้ หากต้องการแยกตัวประกอบของความยาวและเลขฐานสอง คุณต้องมีอย่างน้อย n คิวบิต
สูงสุดในปัจจุบัน: 50 qubits (). และในความเป็นจริง 50 คิวบิตคือขีดจำกัด ขีดจำกัดของการจำลองคอมพิวเตอร์ควอนตัม ตามทฤษฎีแล้ว เราสามารถจำลอง qubit จำนวนเท่าใดก็ได้บนคอมพิวเตอร์คลาสสิก ในทางปฏิบัติ การเพิ่มหนึ่งควิบิตในการจำลองจำเป็นต้องเพิ่มคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกเป็นสองเท่า เพิ่มข่าวลือเกี่ยวกับคิวบิตที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกปี และถามตัวเองด้วยคำถาม: จะแก้ไขข้อผิดพลาดอัลกอริทึมสำหรับ 25651210242048 คิวบิตได้อย่างไร ไม่มีเครื่องจำลอง คุณไม่สามารถกำหนดจุดพักบนโปรเซสเซอร์ควอนตัมได้
เวลาเก็บความสอดคล้อง (เวลา decoherence)
การเชื่อมโยงกันและการเชื่อมโยงกันไม่ใช่เรื่องเดียวกัน ฉันชอบที่จะเปรียบเทียบการเชื่อมโยงกันกับการฟื้นฟูหน่วยความจำในการทำงาน มีเซลล์หลายพันล้านเซลล์บนแถบ RAM แต่ละเซลล์มีประจุเป็นศูนย์หรือหนึ่งเซลล์ ค่าใช้จ่ายนี้มีคุณสมบัติที่น่าสนใจมาก - มันระบายออก เซลล์ "หน่วย" เริ่มแรกจะกลายเป็นเซลล์ 0.99 จากนั้นเป็นเซลล์ 0.98 และอื่นๆ ดังนั้น 0.01, 0.02, 0.03 จึงสะสมไว้ที่ศูนย์... จะต้องต่ออายุค่าธรรมเนียมนี้ "สร้างใหม่" สิ่งใดที่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งจะถูกรีเซ็ตเป็นศูนย์ สิ่งอื่นๆ จะถูกผลักให้เป็นหนึ่ง
ไม่สามารถสร้างโปรเซสเซอร์ควอนตัมใหม่ได้ ดังนั้นจึงมีหนึ่งรอบสำหรับการคำนวณทั้งหมด จนกระทั่งคิวบิต "รั่วไหล" ครั้งแรก ช่วงเวลาก่อน "หยด" ครั้งแรกเรียกว่าเวลาในการแยกส่วน Coherence คือสถานะที่ qubit ยังไม่ "รั่วไหล" คุณสามารถดูคำอธิบายสำหรับผู้ใหญ่เพิ่มเติมอีกเล็กน้อย
Decoherence เกี่ยวข้องกับจำนวน qubit ยิ่ง qubit ยิ่งมากเท่าไร การรักษาการเชื่อมโยงกันก็ยิ่งยากขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน หากคุณมี qubit จำนวนมาก คุณสามารถใช้บางส่วนเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับ decoherence ได้ จากที่นี่ ไหลออกมาว่าจำนวนคิวบิตในตัวเองไม่ได้ช่วยแก้ไขอะไรเลย คุณสามารถเพิ่มจำนวน qubit เป็นสองเท่าและใช้ 90% ในการแก้ไข decoherence
นี่คือจุดที่แนวคิดของคิวบิตเชิงตรรกะเข้ามามีบทบาท พูดโดยคร่าวๆ ถ้าคุณมีโปรเซสเซอร์ที่มี 100 คิวบิต แต่ 40 ตัวในนั้นมุ่งเป้าไปที่การแก้ไขการแยกส่วน คุณจะเหลือตรรกะ 60 คิวบิต สิ่งที่คุณรันอัลกอริทึมของคุณ แนวคิดของคิวบิตเชิงตรรกะตอนนี้ค่อนข้างเป็นทฤษฎี โดยส่วนตัวฉันไม่เคยได้ยินเกี่ยวกับการนำไปใช้จริงเลย
ข้อผิดพลาดและการแก้ไข
อีกหนึ่งความหายนะของโปรเซสเซอร์ควอนตัม หากคุณกลับ qubit มีโอกาส 2% ที่การดำเนินการจะล้มเหลว หากคุณพันกัน 2 คิวบิต อัตราข้อผิดพลาดจะสูงถึง 8% ใช้ตัวเลข 256 บิต แฮชไปที่ SHA-256 นับจำนวนการดำเนินการ คำนวณความน่าจะเป็นในการดำเนินการทั้งหมดนี้โดยไม่มีข้อผิดพลาด
นักคณิตศาสตร์เสนอวิธีแก้ปัญหา: การแก้ไขข้อผิดพลาด มีอัลกอริธึม การดำเนินการพัวพันกับ 2 คิวบิตแบบลอจิคัลต้องใช้ 100.000 คิวบิตจริง อีกไม่นานจุดจบจะมาถึง
สถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์
พูดอย่างเคร่งครัดไม่มีคอมพิวเตอร์ควอนตัม มีเพียงโปรเซสเซอร์ควอนตัมเท่านั้น ทำไมคุณถึงต้องใช้ RAM ในเมื่อเวลาในการทำงานถูกจำกัดไว้ที่มิลลิวินาที? ฉันเขียนโปรแกรมด้วย Q# แต่เป็นภาษาระดับสูง จัดสรรตัวเอง 15 qubit และทำทุกอย่างที่คุณต้องการกับพวกเขา เขาต้องการพัวพันควิบิตแรกกับอันที่สิบ ต้องการ - สับสนหกตัวแรก
บนโปรเซสเซอร์จริงไม่มีอิสระเช่นนั้น ฉันขอให้พัวพัน qubit แรกด้วย 15 - คอมไพเลอร์จะสร้างการดำเนินการเพิ่มเติม 26 รายการ หากคุณโชคดี ถ้าโชคร้ายจะสร้างรายได้หลักร้อย ความจริงก็คือ qubit สามารถเข้าไปพัวพันกับเพื่อนบ้านได้เท่านั้น ฉันไม่เห็นเพื่อนบ้านมากกว่า 6 คนต่อควิบิต โดยหลักการแล้ว มีคอมไพเลอร์ที่ปรับโปรแกรมควอนตัมให้เหมาะสม แต่ก็ยังค่อนข้างเป็นทฤษฎี
โปรเซสเซอร์แต่ละตัวมีชุดคำสั่งที่แตกต่างกัน และการเชื่อมต่อระหว่างคิวบิตก็แตกต่างกัน ในโลกอุดมคติ เรามี Rx, Ry, Rz และชุดค่าผสมตามอำเภอใจ บวกกับสิ่งกีดขวางฟรีตามฟีเจอร์มากมาย รวมถึง Swap: ดูที่ตัวดำเนินการใน . ในความเป็นจริง เรามีคิวบิตหลายคู่ และการพัวพันของ CNOT (q[0], q[1]) มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการหนึ่งครั้ง และ CNOT(q[1], q[0]) ใช้เวลา 7 และการเชื่อมโยงกันก็ละลาย .. .
ราคา ความพร้อมใช้งาน เงื่อนไขการบำรุงรักษา เวลาตัดจำหน่าย เครื่องมือการเขียนโปรแกรม...
ไม่มีการโฆษณาราคา ความพร้อมใช้งานของประชาชนโดยเฉลี่ยอยู่ใกล้ศูนย์ ในทางปฏิบัติไม่ได้คำนวณเวลาค่าเสื่อมราคา เครื่องมือการเขียนโปรแกรมยังอยู่ในวัยเด็กเท่านั้น เอกสารประกอบบน arxiv.org
คุณต้องการข้อมูลอะไรจากผู้เชี่ยวชาญเมื่อเปิดตัวคอมพิวเตอร์ควอนตัมใหม่
นอกจากรายการข้างต้นแล้ว ฉันชอบตัวเลือกจาก и :
หากทุกบทความเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมใหม่เริ่มต้นด้วยคุณลักษณะสองประการนั่นคือปริมาณ พร้อมกัน คิวบิตที่พันกัน และเวลาการเก็บรักษาของคิวบิต
หรือดียิ่งกว่านั้น - จากเวลาที่ใช้ในการดำเนินการวัดประสิทธิภาพอย่างง่าย เช่น การค้นหาตัวประกอบเฉพาะของตัวเลข 91
ที่มา: will.com