Was bedeutet es für einen Quantencomputer,

9

Ich möchte mit einem Haftungsausschluss beginnen, dass ich ein Physiker mit minimalen Kenntnissen der Computerhardware bin. Ich habe ein solides Verständnis von Quanteninformationen vom theoretischen Standpunkt aus, aber kein Wissen darüber, wie sie implementiert werden. Hier geht...

Was genau bedeutet das, wenn ein Unternehmen sich rühmt, dass der neueste Chip Qubits hat? Sollte ich mir als analog zu 32 oder 64 Bit auf einem herkömmlichen Prozessor vorstellen, was bedeutet, dass der Quantencomputer Datentypen der Größe speichern und verarbeiten kann ? Oder ist etwas Physisches, wie die Anzahl der Josephson-Übergänge auf dem Chip? sollte ich an denken $X$ $X$ $X$ $X$ $X$ als äquivalent zur Anzahl der Transistoren auf einem herkömmlichen Prozessor? Der Maßstab eines herkömmlichen Mikroprozessors ist die Anzahl der Transistoren, daher ist es verlockend, die Äquivalenz zwischen Transistor und Qubit herzustellen, aber ich denke nicht, dass dies korrekt ist, da Qubit eine Informationseinheit und ein Transistor eine Hardware-Sache ist. Und außerdem würde ich nicht verstehen, wie eine Quantenüberlegenheit mit nur ~ 50 Qubits erreicht werden kann, wenn herkömmliche Prozessoren Milliarden von Transistoren haben. Es scheint nur seltsam zu sagen, dass ein Chip "Qubits" hat, denn theoretisch gesehen ist ein Qubit Information und keine Hardware. $X$

BEARBEITEN:

$2^X$ $X$

physical-realization physical-qubit

— Jackson
quelle

"Ich habe ein solides Verständnis von Quanteninformationen vom theoretischen Standpunkt aus" - Was meinen Sie damit? Was weißt du? Verstehst du Quantenalgorithmen?

— Norbert Schuch

Die "Verarbeitungsleistung" kommt von Gates, und Sie benötigen in der Tat viele Gates, um einen Quantenalgorithmus zu implementieren. Abhängig von einem Algorithmus kann die Anzahl der Gates polynomiell größer sein als die Anzahl der Qubits. Bei einigen Problemen kann es zu einem bekannten Kompromiss zwischen Speicherzeit und Speicher kommen. Wenn Sie mehr Qubits verwenden, können Sie die erforderliche Anzahl von Gates verringern.

— Kludg

2

Nehmen Sie die Tabellen im Wikipedia-Artikel hier:

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

als Ausgangspunkt. Die "Gate-Modell-QPUs" sind mit größerer Wahrscheinlichkeit Turing-vollständig als die "Glüh-QPUs".

$X$ $2^X$ $X$

$X$ $2^X$

— Mark S.
quelle

Ok, das klärt die Dinge ziemlich auf. Ich bin ziemlich vertraut mit Quantenverrücktheit (so viel man sein kann!), Aber ich denke, ich muss aufhören, über Quantencomputer nachzudenken, als Maschinen wie einen normalen Computer hinzuzufügen lol. Vielen Dank!

— Jackson

2

2^{X}

$2^X$

Sie wissen sehr wahrscheinlich mehr über Quantenverrücktheit als ich. Für Ihre Bearbeitung ist es jedoch nicht so, dass es auf der theoretischen QPU ein NAND-Gatter oder ein AOI-Gatter (oder besser ein CNOT-Gatter oder ein gesteuertes Phasenverschiebungsgatter) gibt, das es ihm ermöglicht, Shors Algorithmus (oder Grovers usw.) auszuführen Software führt das CNOT-Gate auf den Qubits aus. Ich weiß nichts darüber, wie die Software auf einem Josephson-Junction-Gerät implementiert ist, aber man kann mit Sicherheit sagen, dass der Quantenprozessor die physischen Qubits sind und ein anderer Mechanismus die Quantengatter auf diesen Qubits ausführt.

— Mark S

2

Wenn wir uns mit Hardwarespezifikationen für klassische Computer befassen, erhalten wir einige Informationen darüber, was wir mit dem Gerät tun können. Für einen schaltungsbasierten Quantencomputer ist die relevante Zahl, wie viele fehlertolerante Qubits wir haben. Wir können dies dann auf die erforderliche Qubit-Nummer für bestimmte Instanzen unseres bevorzugten Algorithmus berechnen und sehen, was dies in Bezug auf Faktorisierungszahlen usw. bedeutet.

Derzeit ist die Anzahl der fehlertoleranten Qubits Null. Wir befinden uns stattdessen in einer Ära lauter Prototypen. Sie dienen zum Testen, und was möglich ist, hängt stark davon ab, wie laut die Gates sind und wie konnektiv sie sind (mit welchen Qubit-Paaren können wir ein kontrolliertes Gate machen). Wenn ein Unternehmen / Labor Ihnen keine Informationen liefert, gibt es keine Möglichkeit, mit den Aktivitäten anderer Unternehmen / Labors zu vergleichen (und alle sind derzeit nur wenige Größenordnungen davon entfernt, über genügend verrauschte Qubits zu verfügen, um ein wirklich fehlertolerantes Qubit zu erstellen). .

— James Wootton
quelle

0

Ich würde sagen, sie haben einzelne physikalische Systeme (mathematisch durch ein Qubit dargestellt), die auf irgendeine Weise miteinander verbunden sind (deshalb sprechen wir über Konnektivität). Physikalische Systeme können zwei verschiedene Polarisationen eines Photons oder zwei Zustände eines Elektrons sein ... Es gibt jedoch mehrere Möglichkeiten, solche Systeme zu haben.

Jetzt ist die Quantenüberlegenheit ein wirklich schlechtes Wort. Die Idee ist also, dass die größte Anzahl von Qubits, die auf klassischen Computern simuliert wurden, etwa 50 Qubits betrug. Eine physikalische Realisierung mit einer überlegenen Größe wäre daher eine "Hoffnung" für Quantencomputer, die klassischen zu "schlagen".

Ein gutes Erklärungsvideo dazu finden Sie hier .

— cnada
quelle