Apa artinya bagi komputer kuantum memiliki

9

Saya ingin kata pengantar dengan disclaimer bahwa saya adalah seorang ahli fisika dengan pengetahuan minimal tentang perangkat keras komputer. Saya memiliki pemahaman yang kuat tentang informasi kuantum dari sudut pandang teoretis tetapi tidak memiliki pengetahuan tentang bagaimana penerapannya. Ini dia ...

Ketika sebuah perusahaan membanggakan bahwa ada chip yang terbaru memiliki qubit, apa sebenarnya apakah itu berarti? Haruskah saya menganggap sebagai analog dengan 32 atau 64 bit pada prosesor konvensional, yang berarti bahwa komputer kuantum dapat menampung dan memproses tipe data ukuran ? Atau adalah sesuatu yang fisik, seperti jumlah persimpangan Josephson pada chip? saya harus memikirkan $X$ $X$ $X$ $X$ $X$ sebagai setara dengan jumlah transistor pada prosesor konvensional? Tolok ukur dari mikroprosesor konvensional adalah jumlah transistor, sehingga tergoda untuk membuat kesetaraan antara transistor dan qubit tetapi saya tidak berpikir itu benar karena qubit adalah unit informasi dan transistor adalah perangkat keras. Dan selanjutnya saya tidak akan mengerti bagaimana supremasi kuantum dapat dicapai hanya dengan ~ 50 qubit ketika prosesor konvensional memiliki milyaran transistor. Tampaknya aneh mengatakan bahwa sebuah chip memiliki 'qubit' , karena dari sudut pandang teoritis, qubit adalah informasi dan bukan perangkat keras. $X$

EDIT:

Saya menyadari bahwa kebingungan saya bermuara pada memori vs kekuatan pemrosesan . Saya mendapatkan bahwa untuk menyimpan status , saya akan memerlukan fisik qubit (persimpangan Josephson, spin state, dll). Tapi dari mana datangnya kekuatan pemrosesan? Pada chip konvensional, Anda memiliki register untuk menyimpan informasi yang akan diproses, tetapi kemudian satu ton transistor untuk melakukan perhitungan. Pertanyaan saya adalah bagaimana kekuatan pemrosesan ini diukur dalam komputer kuantum? Apakah jumlah gerbang kuantum pada chip benar-benar tidak masalah sebanyak jumlah qubit yang dapat mereka operasikan? $2^X$ $X$

physical-realization physical-qubit

— Jackson
sumber

"Saya memiliki pemahaman yang kuat tentang informasi kuantum dari sudut pandang teoritis" - Apa yang Anda maksud dengan itu? Apa yang Anda tahu? Apakah Anda memahami algoritma kuantum?

— Norbert Schuch

"Kekuatan pemrosesan" berasal dari gerbang, dan Anda memang membutuhkan banyak gerbang untuk menerapkan algoritma kuantum; tergantung pada suatu algoritma, jumlah gerbang bisa secara polinomial lebih besar dari jumlah qubit; dengan beberapa masalah Anda mungkin menemukan pertukaran waktu memori yang terkenal - menggunakan lebih banyak qubit Anda dapat mengurangi jumlah gerbang yang diperlukan.

— kludg

2

Ambil tabel yang terlampir di artikel Wikipedia di sini:

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_quantum_processors

sebagai titik awal. "Gerbang model QPU's" lebih cenderung Turing-complete daripada "Annealing QPU's."

$X$ $2^X$ $X$

$X$ $2^X$

— Tanda
sumber

Ok ini cukup jelas. Saya cukup akrab dengan keanehan kuantum (sebanyak mungkin!) Tapi saya rasa saya harus berhenti memikirkan komputer kuantum sebagai mesin yang menambahkan seperti lol komputer biasa. Terima kasih!

— Jackson

2

2^{X}

$2^X$

Anda sangat mungkin tahu lebih banyak tentang keanehan kuantum daripada saya. Tetapi untuk pengeditan Anda, ini tidak seperti ada gerbang NAND atau gerbang AOI (atau lebih baik gerbang CNOT atau gerbang pergeseran fase terkontrol) pada QPU teoretis yang memungkinkannya melakukan algoritma Shor (atau Grover, dll.) perangkat lunak mengeksekusi gerbang CNOT pada qubit. Saya tidak tahu apa-apa tentang bagaimana perangkat lunak diimplementasikan pada perangkat persimpangan Josephson, tetapi mungkin aman untuk mengatakan bahwa prosesor kuantum adalah qubit fisik , dan beberapa mekanisme lain mengeksekusi gerbang kuantum pada qubit ini.

— Mark S

2

Ketika kita mengambil spesifikasi perangkat keras untuk komputer klasik, kita mendapatkan beberapa informasi tentang hal-hal yang dapat kita lakukan dengan perangkat. Untuk komputer kuantum berbasis sirkuit, nomor yang relevan adalah berapa banyak qubit toleran-kesalahan yang kita miliki. Kami kemudian dapat komputer ini ke nomor qubit yang diperlukan untuk contoh algoritma favorit kami dan melihat apa artinya dalam hal angka anjak piutang, dll.

Saat ini, jumlah qubit toleran-kesalahan adalah nol. Kami bukannya di era perangkat prototipe berisik. Mereka untuk pengujian, dan apa yang mungkin sangat tergantung pada seberapa berisiknya gerbang dan konektivitas (pasangan qubit mana yang dapat kita lakukan dengan gerbang terkontrol). Jika perusahaan / lab tidak memberi Anda informasi, tidak ada cara untuk membandingkan dengan apa yang dilakukan perusahaan / laboratorium lain (dan semua saat ini hanya beberapa pesanan yang jauh dari cukup memiliki qubit berisik untuk membuat qubit yang benar-benar toleran terhadap kesalahan) .

— James Wootton
sumber

0

Saya akan mengatakan mereka memiliki sistem fisik individual (diwakili oleh satu qubit secara matematis) yang mereka hubungkan bersama dalam beberapa cara (jadi itu sebabnya kita berbicara tentang konektivitas). Sistem fisik dapat berupa dua polarisasi yang berbeda dari sebuah foton, atau sebagai dua keadaan elektron ... Tetapi ada beberapa cara untuk memiliki sistem tersebut.

Sekarang supremasi kuantum adalah kata yang sangat buruk. Jadi idenya adalah bahwa jumlah qubit terbesar yang disimulasikan pada komputer klasik adalah sekitar 50 qubit. Jadi memiliki realisasi fisik dengan ukuran superior akan dianggap sebagai "harapan" bagi komputer kuantum untuk "mengalahkan" komputer klasik.

Video penjelasan yang bagus tentang itu dapat ditemukan di sini .

— cnada
sumber