คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถดำเนินการได้กี่ครั้งต่อวินาที

ฉันต้องการทราบว่าความซับซ้อนของเวลาใดที่พิจารณาว่ามีประสิทธิภาพ / ไม่มีประสิทธิภาพสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม สำหรับเรื่องนี้ฉันต้องรู้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำงานได้กี่วินาทีต่อวินาที ใครสามารถบอกวิธีการคำนวณและปัจจัยขึ้นอยู่กับ (รายละเอียดการนำไปปฏิบัติหรือจำนวน qubits ฯลฯ )

การประมาณค่าสำหรับชิปควอนตัมทั่วไปนั้นเป็นไปไม่ได้เนื่องจากไม่มีการนำมาตรฐานมาใช้ในขณะนั้น

อย่างไรก็ตามมีความเป็นไปได้ที่จะประมาณจำนวนนี้สำหรับชิปควอนตัมโดยเฉพาะพร้อมข้อมูลที่ให้ทางออนไลน์ ผมพบว่าข้อมูลเกี่ยวกับชิป IBM Q ดังนั้นนี่คือคำตอบสำหรับที่ชิป IBM Q 5 Tenerife ในลิงค์คุณจะพบข้อมูลเกี่ยวกับชิป แต่ไม่มีอะไรเกี่ยวกับการกำหนดเวลา คุณต้องเข้าถึงบันทึกเวอร์ชันของชิป (ผ่านลิงก์ที่ให้ไว้ในหน้าชิป Tenerife ของ IBM Q 5 ) ในบันทึกเวอร์ชันนี้ไปที่ส่วน "ข้อมูลจำเพาะของประตู" คุณจะมีข้อมูลต่อไปนี้ (คำอธิบายเพิ่มเติมด้านล่าง):

1. เวลาสำหรับ "GD" ซึ่งเป็น 60ns ในลิงค์ด้านบน
2. หลาย ๆ ครั้งสำหรับ "GF" (ลองใช้ 200ns สำหรับการคำนวณด้านล่าง)
3. "เวลาบัฟเฟอร์" ซึ่งเป็น 10ns ในลิงค์ด้านบน

แต่ "GD", "GF" หรือ "เวลาบัฟเฟอร์" หมายถึงอะไร พวกเขาเป็นฐานปฏิบัติการทางกายภาพเช่นการดำเนินงานที่จะดำเนินการกับทางกายภาพ qubit การดำเนินการทางกายภาพเหล่านี้จะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างประตูควอนตัมพื้นฐาน คุณสามารถค้นหาการสลายตัวของประตูควอนตัม 4 ฐานของแบ็กเอนด์ IBM Q ในแง่ของการดำเนินการทางกายภาพเหล่านี้บนหน้าชิป Tenerife ของ IBM Q 5 ฉันคัดลอกภาพประกอบด้านล่าง

นอกเหนือจาก "GD" และ "GF" แล้วยังมีการดำเนินการ "FC" จริงที่ไม่ปรากฏในการกำหนดเวลา เนื่องจากการดำเนินการ "FC" นี้ "เปลี่ยนเฟรมของพัลส์ต่อไปนี้" (อ้าง Jay Gambeta จากการสนทนาใน QISKit Slack) และการดำเนินการ "FC" มีค่าใช้จ่าย (เวลาของแอปพลิเคชัน) เท่ากับ 0

"เวลาบัฟเฟอร์" เป็นเพียงช่วงเวลาหยุดชั่วคราวระหว่างแต่ละแอปพลิเคชันการดำเนินการทางกายภาพ

ดังนั้นในที่สุดเราสามารถคำนวณเวลาที่จำเป็นในการใช้แต่ละเกทเบสกับแบ็กเอนด์นี้:

1. U1 : 0ns
2. U2 : 70ns = 0ns + 60ns + 10ns (บัฟเฟอร์) + 0ns
3. U3 : 140ns = 0ns + 60ns + 10ns (บัฟเฟอร์) + 0ns + 60ns + 10ns (บัฟเฟอร์) + 0ns
4. CX : 560ns = 0ns + 60ns + 10ns (บัฟเฟอร์) + 200ns + 10ns (บัฟเฟอร์) + 60ns + 10ns (บัฟเฟอร์) + 200ns + 10ns (บัฟเฟอร์)

จากการกำหนดเวลาเหล่านี้คุณสามารถอนุมานจำนวนการดำเนินการต่อวินาทีที่แบ็คเอนด์ ibmqx4 สามารถดำเนินการได้

การใช้ 200ns ต่อการปฏิบัติการเป็นการประมาณคร่าวๆของเวลาเฉลี่ยสำหรับการดำเนินการคุณจะจบลงด้วยการดำเนินการ 5,000,000 ต่อวินาที

คุณสามารถค้นหาข้อมูลสำหรับแบ็กเอนด์อื่น ๆ ในqiskit แบ็กเอนด์ข้อมูลที่เก็บ

มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการดำเนินการทางกายภาพและการดำเนินงานตรรกะ

การดำเนินงานทางกายภาพที่จะไม่สมบูรณ์เล็กน้อยดำเนินการใน qubits ที่ยังไม่สมบูรณ์ อัตราที่สิ่งเหล่านี้สามารถทำได้ขึ้นอยู่กับระบบทางกายภาพที่ใช้ในการตระหนักถึง qubits ตัวอย่างเช่นยิ่งยวด qubits สามารถดำเนินการสองประตู qubit (ช้าที่สุด) ในเวลาตามลำดับของ 100 ns (ดูคำตอบของ Nelimee )

ด้วยการรวมบิกิตทางกายภาพจำนวนมากและการทำกระบวนการที่มีการดำเนินการทางกายภาพจำนวนมากเราสามารถสร้างตรรกะโลจิคัลได้ โดยทำการแก้ไขข้อผิดพลาด qubits เหล่านี้และการดำเนินการที่ทำกับพวกเขาสามารถทำให้ถูกต้องโดยพลการ นี่เป็นการดำเนินการที่จำเป็นต้องใช้อัลกอริทึมควอนตัม

ขณะนี้มีจำนวนที่ไม่รู้จักมากเกินไปที่จะให้อัตรานาฬิกาของการดำเนินการเชิงตรรกะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากแม้แต่การพิสูจน์ตรรกะของ qubits ยังไม่ได้ถูกสร้างขึ้น (ไม่ใช่รหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดเชิงควอนตัมอย่างน้อย) มันขึ้นอยู่กับว่า qubits และการปฏิบัติการทางกายภาพนั้นไม่สมบูรณ์และเราต้องทำอะไรเพื่อทำความสะอาดทุกอย่าง ขึ้นอยู่กับชนิดของรหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดที่เราใช้ซึ่งในทางกลับกันก็ขึ้นอยู่กับชุดคำสั่งของตัวประมวลผลควอนตัมของเรา และสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับว่าเรายินดีจะส่งเสียงดังมากแค่ไหนเพราะสถาปัตยกรรมที่ดีกว่ามักจะมาพร้อมกับเสียงรบกวน ดังนั้นจึงมีการพึ่งพาซึ่งกันและกันจำนวนมากและได้รับการแก้ไขมากมาย