🥇量子计算机的特点

量子计算机的能力以量子位来衡量，量子位是量子计算机的基本测量单位。源.

每次读到这样的句子我都会捂脸。这并没有带来任何好处；我的视力开始衰退；我的视力开始下降。我很快就得求助于梅克隆。

我认为现在是时候将量子计算机的基本参数系统化了。其中有几个：

量子位数量
相干保持时间（退相干时间）
错误级别
处理器架构
价格、可用性、维护条件、摊销时间、编程工具等。

量子位数量

这里一切都很明显，越多越好。实际上，您必须为量子位付费，理想情况下，您需要购买完成任务所需数量的量子位。对于独家老虎机的开发者来说，每台机器一个量子比特就足够了（产生随机性）。对于“强力”RSA-2048 - 至少 2048 个量子位。

最广为人知的量子算法以 Grover 和 Shor 的名字命名。 Grover 允许您“破解”哈希值。为了让比特币崩溃，你需要配备至少 256 个量子位的计算机（你可以考虑比特币的复杂性，但让我们坚持这个整数）。 Shor 允许您对数字进行因式分解。要对长度为 n 个二进制数字的数字进行因式分解，您至少需要 n 个量子位。

当前最大值：50 个量子位（已经72岁了？）。事实上，50 个量子比特已经是极限了。量子计算机模拟的极限。理论上，我们可以在经典计算机上模拟任意数量的量子位。实际上，在模拟中添加一个量子位需要将经典计算机增加一倍。再加上有关量子位每年翻倍的传言，并问自己一个问题：如何调试 25651210242048 个量子位的算法？没有模拟器；您无法在量子处理器上设置断点。

相干保持时间（退相干时间）

连贯性和连贯性不是一回事。我喜欢将一致性与工作记忆再生进行比较。 RAM 条上有数十亿个单元，每个单元都有一个电荷，零或一。这种电荷有一个非常有趣的特性——它会流失。最初的“单位”晶胞变成 0.99 晶胞，然后是 0.98 晶胞，依此类推。相应地，0.01、0.02、0.03 累积为零……该电荷必须更新、“再生”。任何小于一半的值都会重置为零，其他所有值都会被推为一。

量子处理器无法再生。因此，所有计算都有一个周期，直到第一个“泄漏”量子位。第一次“滴水”之前的时间称为退相干时间。相干是量子位尚未“泄漏”时的状态。这是你可以多看一些成人的解释。

退相干与量子位的数量有关：量子位越多，保持相干性就越困难。另一方面，如果您有大量量子位，则可以使用其中一些来纠正与退相干相关的错误。从这里跟随量子比特的数量本身并不能解决任何问题。您可以将量子位的数量加倍，并用其中的 90% 来修复退相干。

这就是逻辑量子位概念发挥作用的地方。粗略地说，如果您有一个具有 100 个量子位的处理器，但其中 40 个旨在修复退相干，那么您只剩下 60 个逻辑量子位。您执行算法的那些。逻辑量子位的概念现在相当理论化；我个人还没有听说过实际的实现。

错误及其更正

量子处理器的另一个祸害。如果反转一个量子位，则操作有 2% 的机会失败。如果纠缠 2 个量子比特，错误率高达 8%。取一个 256 位数字，将其哈希为 SHA-256，计算操作次数，计算执行所有这些操作且没有错误的概率。

数学家提供了一个解决方案：纠错。有算法。实现 2 个逻辑量子位的 100.000 个纠缠需要 XNUMX 个物理量子位。过不了多久，末日就会到来。

处理器架构

严格来说，不存在量子计算机。只有量子处理器。当工作时间仅限于毫秒时，为什么还需要 RAM？我用 Q# 编程，但它是一种高级语言。给自己分配 15 个量子位，然后用它们做任何你想做的事。他想将第一个量子位与第十个量子位纠缠在一起。期望 - 混淆了前六个。

在真正的处理器上没有这样的自由。我要求将第一个量子位与 15 纠缠 - 编译器将生成 26 个附加操作。如果你幸运的话。如果你运气不好，它会产生一百个。事实是，一个量子位只能与其邻居纠缠在一起。我还没有见过每个量子位有超过 6 个邻居。原则上，有一些编译器可以优化量子程序，但它们仍然相当理论化。

每个处理器都有不同的指令集，量子位之间的连接也不同。在理想的世界中，我们有任意的 Rx、Ry、Rz 及其组合，加上基于十几个特征的自由纠缠，加上交换：看看下面的运算符俏皮话。实际上，我们有几对量子位，CNOT (q[0], q[1]) 的纠缠需要一次操作，而 CNOT(q[1], q[0]) 需要 7。并且相干性消失了.. 。

价格、可用性、维护条件、摊销时间、编程工具......

价格没有广告，普通公民的可用性接近于零，实际折旧时间尚未计算，编程工具还处于起步阶段。 arxiv.org 上的文档。

那么在发布新的量子计算机时需要专家提供哪些信息呢？

除了上面的列表之外，我还喜欢以下选项珀尔动力 и Alter2:

如果每一篇关于新型量子计算机的文章都以两个特征开始就好了——数量同时纠缠量子位和量子位保留时间。

或者甚至更好 - 从运行一个简单的基准测试所需的时间开始，例如，找到数字 91 的质因数。

来源： habr.com

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