ตามที่ฉันเข้าใจแล้วระบบ D-Wave ทำให้เราสามารถเขียนโปรแกรมแบบจำลอง Ising และค้นหาสถานะพื้นดิน ในรูปแบบนี้มันไม่ได้เป็นสากลสำหรับการคำนวณควอนตัม: มันไม่สามารถจำลองคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบจำลองวงจร
อะไรคือสิ่งที่ง่ายที่สุดที่สามารถทำให้เป็นสากลได้? อะไรคือสาเหตุที่ทำให้สิ่งเหล่านี้ไม่ได้ถูกนำไปใช้?
คำตอบ:
ข้อต่อเพลา XX จำเป็นสำหรับการทำให้การหลอมควอนตัมเป็นสากล
https://arxiv.org/abs/0704.1287
สำหรับการประดิษฐ์พวกเขาฉันไม่คุ้นเคยกับปัญหาฮาร์ดแวร์มากเกินไป บางทีคนอื่นสามารถแสดงความคิดเห็นได้
ในคำตอบที่ได้รับการยอมรับว่ากันว่า XX couplers นั้น "จำเป็น"
อย่างไรก็ตามข้อต่อ YY ก็จะทำงานเช่นกัน นี่เป็นเพราะแกดเจ็ต te YY อธิบายไว้ในส่วนที่หกของบทความนี้
อันที่จริงแม้ต้นฉบับกระดาษที่กำหนดในคำตอบที่ได้รับการยอมรับกล่าวว่า XZ ยังจะดีพอ (ไม่เพียง XX) ด้วยเหตุผลดังกล่าว YZ ก็ควรจะดีพอแม้ว่าจะยังไม่มีใครได้สร้างแกดเจ็ตอย่างชัดเจน
จากตัวเลือกทั้งสี่ (XX, YY, XZ, YZ) สำหรับตัวต่อเสริมที่จะทำให้เครื่องจักรของ D-Wave เป็นสากลหนึ่งในนั้นได้ถูกนำไปใช้กับฮาร์ดแวร์โดย D-Wave: YY coupler
มันถูกนำเสนอในการประชุม AQC ในปี 2018:
อย่างไรก็ตามมีข้อ จำกัด บางประการเกี่ยวกับการควบคุมคำศัพท์ YY เหล่านี้และเหตุผลทางกายภาพสำหรับเรื่องนี้คือคำถามของฉันที่นี่: ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลของ D-Wave ทำไมเทอม YY จึงต้องถูกขับเคลื่อนควบคู่ไปกับเทอม X เชิงเส้น ?
อะไรคือสิ่งที่ง่ายที่สุดที่สามารถทำให้เป็นสากลได้?
ดูสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาUS9162881B2 "การรับรู้ทางกายภาพของคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลอะเดียแบติก" หรือแอปพลิเคชันของสหรัฐอเมริกาUS20150111754A1 "ยูนิเวอร์แซลอะเดียแบติกควอนตัมคอมพิวเตอร์ด้วย superconducting qubits" ซึ่งอ้างถึงที่นี่:
คำจำกัดความ: พื้นฐานตลอดข้อกำหนดนี้และการอ้างสิทธิ์ต่อท้ายคำว่า "พื้นฐาน" และ "ฐาน" ใช้เพื่อแสดงชุดหรือเซตตามลำดับของเวกเตอร์อิสระเชิงเส้นที่อาจรวมกันเพื่ออธิบายพื้นที่เวกเตอร์ที่กำหนดได้อย่างสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่นพื้นฐานของพิกัดเชิงพื้นที่คาร์ทีเซียนมาตรฐานประกอบด้วยเวกเตอร์สามแกน, แกน x, แกน y และแกน z ผู้ที่มีความเชี่ยวชาญในวิชาคณิตศาสตร์เชิงคณิตศาสตร์จะซาบซึ้งว่าอาจมีการกำหนดฐานสำหรับพื้นที่ผู้ปฏิบัติงานเช่นที่ใช้เพื่ออธิบายมิลโตเนียน
คำจำกัดความ: Qubit ที่มีประสิทธิภาพตลอดข้อกำหนดนี้และการอ้างสิทธิ์ต่อท้ายคำว่า "qubit ที่มีประสิทธิภาพ" และ "qubits ที่มีประสิทธิภาพ" ถูกใช้เพื่อแสดงถึงระบบควอนตัมที่อาจแสดงเป็นระบบสองระดับ ผู้ที่มีทักษะในงานศิลปะที่เกี่ยวข้องจะขอบคุณว่าสองระดับที่เฉพาะเจาะจงอาจถูกแยกออกจากระบบควอนตัมหลายระดับและใช้เป็น qubit ที่มีประสิทธิภาพ นอกจากนี้คำว่า "qubit ที่มีประสิทธิภาพ" และ "qubits ที่มีประสิทธิภาพ" ถูกใช้เพื่อแสดงถึงระบบควอนตัมซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์จำนวนเท่าใดก็ได้ที่อาจใช้เพื่อแสดงถึงระบบสองระดับเดียว ยกตัวอย่างเช่นส่วนใหญ่ของแต่ละ qubits อาจรวมกันในลักษณะที่ทั้งเซตหรือส่วนของ qubits คู่หมายถึงระบบสองระดับเดียว
[0061] Universal Quantum Computer (UQC) เป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถจำลองคอมพิวเตอร์ควอนตัมอื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในศูนย์รวมบางแห่ง Universal Adiabatic Quantum Computer (UAQC) จะสามารถจำลองคอมพิวเตอร์ควอนตัมใด ๆ ผ่านการคำนวณควอนตัมอะเดียแบติกและ / หรือผ่านการหลอมควอนตัม ในศูนย์รวมบางแห่ง UAQC จะสามารถจำลองระบบควอนตัมทางกายภาพผ่านการคำนวณควอนตัมอะเดียแบติกและ / หรือผ่านการหลอมควอนตัม
[0062] มีการพิสูจน์แล้วว่ามิลโตเนียนสแปนท้องถิ่นสามารถนำไปใช้ในการคำนวณควอนตัมสากลอะเดียแบติก อย่างไรก็ตามรูปแบบของมิลโตเนียนส์ที่ใช้ในท้องที่นั้นเป็นแบบทั่วไปและด้วยเหตุนี้จึงไม่ จำกัด ประเภทของการโต้ตอบที่ต้องการระหว่างสปินเพื่อให้ทราบว่ามีปฏิกิริยาโต้ตอบที่สามารถรับรู้ได้ในโปรเซสเซอร์ควอนตัม โมเดลไอซิ่ง 2 ท้องถิ่นพร้อมฟิลด์ตามขวาง 1 โลคัลได้รับการรับรู้โดยใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน
[0063] โมเดลควอนตัมสปินนี้คิดว่าไม่น่าจะเป็นสากลสำหรับการคำนวณควอนตัมอะเดียแบติก ดูการสนทนาใน S. Bravyi และคณะ, 2006 arXiv: quant-ph / 0606140v4 หรือ Quant Inf คอมพ์ 8, 0361 (2008) อย่างไรก็ตามมันแสดงให้เห็นว่าการคำนวณควอนตัมแบบอะเดียแบติกสามารถนำมาใช้ในระดับสากลและเป็นของควอนตัมเมอร์ลินอาร์เธอร์คลาสที่ซับซ้อน, ควอนตัมแบบอะนาล็อกของคลาสความซับซ้อน NP โดยการปรับได้ -local อคติในแนวทแยงและปิดในแนวทแยง
[0064] คำนิยามในแนวทแยงและแนวทแยงมุมสามารถกำหนดได้โดยอ้างอิงตามเกณฑ์การคำนวณ สถานะของ qubit สามารถเป็นหนึ่งในสองสถานะพื้นฐานหรือซ้อนทับเชิงเส้นของสองรัฐพื้นฐาน ทั้งสองรัฐสร้างพื้นฐานการคำนวณ
หมายเหตุ: อ้างอิงสิทธิบัตรสำหรับรายละเอียดที่สมบูรณ์
อะไรคือสาเหตุที่ทำให้สิ่งเหล่านี้ไม่ได้ถูกนำไปใช้?
จาก: " การประมวลผลข้อมูลควอนตัมกับวงจรตัวนำยิ่งยวด: บทวิจารณ์ " โดย G. Wendin (8 ต.ค. 2560), หน้า 77:
เครื่องจักรระบบ D-Wave นั้นถูกสร้างขึ้นจากบนลงล่าง - การปรับขนาดขึ้นอยู่กับฟลักซ์ qubits และวงจรที่มีเวลาเชื่อมโยงกันสั้น ๆ เทคโนโลยีดังกล่าวใช้วงจร Nb RSFQ แบบคลาสสิกร่วมกับ Nb rf-SQUID qubits และเป็นพื้นฐานของโปรเซสเซอร์ D-Wave ปัจจุบัน สถาปัตยกรรมตั้งอยู่บนเครือข่ายข้ามบาร์ของบัสการสื่อสารที่อนุญาตให้มีการเชื่อมต่อของ qubits (จำกัด ) qubits ดำเนินการโดยเปลี่ยนแปลง dc-bias เปลี่ยนพลังงาน qubit และ qubit qubit couplings
เป็นผลให้คุณสมบัติการเชื่อมโยงกันและพัวพันต้องมีการตรวจสอบโดยการดำเนินการทดลองประเภทต่างๆบนเครื่องและส่วนประกอบของพวกเขา: การทดลองทางฟิสิกส์บนฮาร์ดแวร์และ "การเปรียบเทียบ" ของประสิทธิภาพการทำงานโดยใช้ช่วง QA แบบแผนการ
ในช่วงสามปีที่ผ่านมาหัวข้อดังกล่าวได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วและในตอนนี้ความเข้าใจทั่วไปและฉันทามติบางอย่างได้เกิดขึ้นแล้ว จากการอภิปรายในเอกสารล่าสุดบางสถานการณ์สามารถสรุปได้ด้วยวิธีต่อไปนี้:
•พฤติกรรมของเครื่องจักร D-Wave นั้นสอดคล้องกับการหลอมควอนตัม
•ไม่เคยเห็นความได้เปรียบจากการปรับขนาด (การเร่งความเร็วควอนตัม)
• QA นั้นมีประสิทธิภาพในการหาทางแก้ปัญหาที่ดีได้อย่างรวดเร็วตราบใดที่สิ่งกีดขวางนั้นแคบ
•ผลลัพธ์ของ Google D-Wave 2X ที่แสดงความเร็วเป็นล้านครั้งนั้นเหมาะสำหรับอินสแตนซ์ดั้งเดิมที่พอดีกับกราฟฮาร์ดแวร์ของอุปกรณ์
•สำหรับปัญหาทั่วไปที่ทำแผนที่ได้ไม่ดีบนฮาร์ดแวร์ของ QA ประสิทธิภาพจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
•อัลกอริธึมการเพิ่มประสิทธิภาพแบบคลาสสิกมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นสำหรับปัญหาเหล่านี้ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่าอุปกรณ์ D-Wave 2X ปัจจุบันสำหรับปัญหาส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตามการแข่งขันอยู่ใน
•ด้วยวิศวกรรมที่ได้รับการปรับปรุงโดยเฉพาะอย่างยิ่งการอบและการอ่านที่เร็วขึ้นเวลาในการดำเนินการหลอมควอนตัมสามารถลดลงได้ถึง 100 เท่าจากอุปกรณ์ QA รุ่นปัจจุบัน
•อย่างไรก็ตามการผิดพลาดของฟังก์ชั่นค่าใช้จ่ายเนื่องจากการสอบเทียบไม่ถูกต้องเป็นความท้าทายที่อาจขัดขวางประสิทธิภาพของอุปกรณ์ QA แบบอะนาล็อก
•ความท้าทายอีกประการคือการฝังปัญหาลงในสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์ดั้งเดิมที่มีการเชื่อมต่อที่ จำกัด
•มีคำถามเปิดของการเร่งควอนตัมใน QA แบบอะนาล็อก
•การแก้ไขข้อผิดพลาด QA ได้รับการพิสูจน์แล้วและอาจปูทางไปสู่อุปกรณ์ AQO ที่ป้องกันเสียงรบกวนขนาดใหญ่
•โดยทั่วไปแล้วปัญหาหนักในการคำนวณแบบคลาสสิกก็ดูเหมือนจะเป็นปัญหาที่ยากสำหรับอุปกรณ์ QA
•การสอบเทียบเครื่องที่ดีขึ้น, การลดเสียงรบกวน, การเพิ่มประสิทธิภาพของตาราง QA, ขนาดของระบบที่ใหญ่ขึ้นและปัญหาสปินแก้วที่ปรับตามความต้องการอาจแสดงให้เห็นถึงการเร่งความเร็วควอนตัม อย่างไรก็ตามสิ่งที่ยากอาจไม่ง่ายที่จะตัดสิน
•ยังคงเห็นว่าระบบ D-Wave 2000Q ใหม่ล่าสุดสามารถทำอะไรกับ 2000 qubits
หมายเหตุ: อ้างอิงถึงกระดาษสำหรับรายละเอียดที่สมบูรณ์
สิทธิบัตรนั้นค่อนข้างคลุมเครือในการอธิบาย:
การมีเพศสัมพันธ์แบบจำลองที่อธิบายไว้ในรูปที่ 9 และมะเดื่อ 10 ช่วยให้การมีเพศสัมพันธ์หลายประเภทสามารถรับรู้ได้โดยมีประเภทข้อต่อที่แท้จริงน้อยลง สิ่งนี้สามารถให้ความคล่องตัวที่มากขึ้นในโปรเซสเซอร์ควอนตัมซึ่งสถาปัตยกรรมนั้นเหมาะที่สุดสำหรับ couplers ประเภทเฉพาะ ยกตัวอย่างเช่นตัวประมวลผลควอนตัมยิ่งยวดซึ่งไม่ว่าด้วยเหตุผลใดจะเหมาะสมที่สุดที่จะติดตั้งเฉพาะ ZZ-couplers และ XX-couplers เท่านั้นที่อาจรวมการจำลองการมีเพศสัมพันธ์ผ่านตัวกลางไกล่เกลี่ยเพื่อตระหนักถึงผลกระทบของการจำลอง XZ และ ZX
ผู้ที่มีทักษะในงานศิลปะจะต้องขอบคุณว่าสำหรับวัตถุประสงค์ของการตระหนักถึงสถาปัตยกรรม qubit-coupling ที่สอนในระบบวิธีการและอุปกรณ์ในปัจจุบันนี้ศูนย์รวมของ XX-, ZZ-, XZ- และ ZX-couplers ตัวอย่างที่ไม่ จำกัด ของอุปกรณ์เชื่อมต่อ อุปกรณ์เชื่อมต่อทั้งหมดที่อธิบายไว้ในระบบวิธีการและอุปกรณ์ในปัจจุบันอาจได้รับการแก้ไขเพื่อรองรับความต้องการของระบบเฉพาะที่กำลังใช้งานหรือเพื่อให้การทำงานเฉพาะที่เป็นประโยชน์ในแอปพลิเคชันเฉพาะ
ระบบวิธีการและอุปกรณ์ในปัจจุบันอธิบายถึงการรับรู้ทางกายภาพของการคำนวณควอนตัมแบบอะเดียแบติกสากลโดยการใช้กลไกการมีเพศสัมพันธ์อย่างน้อยสองกลไกในสถาปัตยกรรมตัวประมวลผลเดียว กลไกการแต่งงานแต่ละครั้งจะให้การคัปปลิ้งระหว่างพื้นฐานที่หนึ่งและสอง (ตัวอย่างเช่นการเชื่อมต่อระหว่าง X และ X, X และ Z หรือ Z และ Z) ดังนั้นการกำหนด "คู่พื้นฐาน" (เช่น XX, XZ หรือ ZZ) .ตามระบบปัจจุบันวิธีการและอุปกรณ์สถาปัตยกรรมควิบิต - คัปปลิ้งซึ่งแต่ละฐานประกอบด้วยฐานคู่ที่ต่างกันอย่างน้อยสองฐานโดยที่ฐานคู่ที่แตกต่างกันอย่างน้อยสองฐานไม่ได้ใช้เพื่อตระหนักถึง Hamiltonians ยกตัวอย่างเช่น embodiments ต่างๆบรรยายในที่นี้สอนว่าสากลคำนวณควอนตัมอะอาจจะตระหนักร่างกายโดยการประยุกต์ใช้พร้อมกันของเพลานอกเส้นทแยงมุมใน qubit-coupling สถาปัตยกรรม ผู้ที่มีทักษะในงานศิลปะจะประทับใจกับแนวคิดนี้อาจขยายไปถึงข้อต่อเพลาซึ่งรวมถึงฐาน Y เช่น XY-, YX-, YY-, ZY- และ YZ-couplers
ข้อมูลจำเพาะและการอ้างสิทธิ์ต่อท้ายนี้อธิบายการใช้งานทางกายภาพของมิลโตเนียนส์ที่คาดหวังได้สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลอะเดียแบติกโดยแสดงให้เห็นถึงสถาปัตยกรรมควิปสากลควิป มีองค์ประกอบร่วมกับศูนย์รวมของแผนการมีเพศสัมพันธ์สากลที่อธิบายไว้ในที่นี้และนั่นคือการดำเนินการอย่างน้อยสองชุดของการมีเพศสัมพันธ์อุปกรณ์ระหว่าง qubits ที่ฐานตามลำดับควบคู่กับสองชุดที่แตกต่างกันของอุปกรณ์การแต่งงานไม่เดินทาง ผู้ที่มีทักษะในงานศิลปะจะต้องชื่นชมว่าเครื่องต่อที่ไม่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าอาจได้รับการยอมรับในความหลากหลายของศูนย์รวมและการใช้งานที่แตกต่างกันและศูนย์รวมดังกล่าวทั้งหมดไม่สามารถเปิดเผยได้จริงในข้อกำหนดนี้ ดังนั้นเพียงสองศูนย์รวมทางกายภาพสถาปัตยกรรมการมีเพศสัมพันธ์ XX-ZZ และสถาปัตยกรรมการมีเพศสัมพันธ์ XZ-ZX มีรายละเอียดในที่นี้พร้อมกับการยอมรับว่าทุกคนที่มีทักษะในศิลปะที่เกี่ยวข้องจะรับทราบการขยายสถาปัตยกรรมควอนตัมโปรเซสเซอร์ใด ๆ ที่ดำเนินการข้อต่อที่ไม่ใช่การเดินทาง นอกจากนี้ผู้ที่มีทักษะในงานศิลปะจะประทับใจในสิ่งนั้นอัลกอริทึม ertain ควอนตัมหรือข้อ จำกัด ของฮาร์ดแวร์อาจจะกำหนดความต้องการขั้นต่ำกับจำนวนของ qubits ที่มีประสิทธิภาพในการประมวลผลควอนตัมและ / หรือจำนวนของเพลาที่ ระบบวิธีการและอุปกรณ์ในปัจจุบันอธิบายการใช้ XX และ ZZ couplers เพื่อจำลอง XZ และ ZX couplers เช่นเดียวกับการใช้ XZ และ ZX couplers เพื่อจำลอง couplers XX และ ZZ ดังนั้นจึงพิสูจน์ได้ว่า couplers ที่ไม่ใช่การเดินทางใน ตัวประมวลผลควอนตัมอาจถูกใช้เพื่อจำลองโครงร่าง coupler อื่น ๆ
[ ความคิดเห็นของฉัน : โดยทั่วไปมีเพียงห้องพักมากเท่านั้น และมีการวางแผนอิมโพรไวส์]
ในแอปพลิเคชันมันเป็นความลับน้อยกว่าเล็กน้อย:
[0129] การอ่านข้อมูลน่าจะท้าทายใน AQC มากกว่าใน GMQC ภายในกระบวนทัศน์หลัง qubits ทั้งหมดจะถูกแยกออกในตอนท้ายของการคำนวณ ดังนั้นหนึ่งสามารถอ่านแต่ละบิตในโปรเซสเซอร์ GMQC ในทางตรงกันข้าม AQC ยุติลงโดยมีเป้าหมายถูกกล่าวหามิลโตเนียน เมื่อมิลโตเนียนมีองค์ประกอบต่าง ๆ ในแนวทแยงอ่าน AQC สามารถนำเสนอความท้าทาย หากกระบวนการการอ่านข้อมูลนั้นต้องการให้คลื่นวิทยุ qubit register ยุบตัวดังนั้นสถานะนั้นจะไม่เป็นค่าเริ่มต้นของเป้าหมาย Hamiltonian อีกต่อไป ดังนั้นจึงเป็นที่พึงปรารถนาที่จะกำหนดวิธีการในการฉายสถานะของ qubits ทั้งหมดในโปรเซสเซอร์ AQC พร้อมกันในกรณีที่มีอคติและข้อต่อจำกัด