“ ปริมาณควอนตัม” เป็นตัวชี้วัดที่ยุติธรรมสำหรับอนาคตการคำนวณควอนตัมที่มีมูลค่าสูงหรือไม่?

มีการเสนอตัวชี้วัดที่เรียกว่า "ปริมาณควอนตัม" เพื่อเปรียบเทียบประโยชน์ของฮาร์ดแวร์คำนวณควอนตัมที่แตกต่างกัน โดยประมาณแล้วมันวัดมูลค่าของมันด้วยกำลังสองของความลึกสูงสุดของการคำนวณควอนตัมที่อนุญาต แต่ จำกัด มูลค่าไว้ที่กำลังสองของ qubits ที่เกี่ยวข้อง ขีด จำกัด นี้มีความชอบธรรมโดยต้องการขัดขวาง "การเล่นเกม" ของระบบโดยปรับให้เหมาะสมกับ qubits ไม่กี่ อ้างอิงหนึ่งคือhttps://arxiv.org/abs/1710.01022

ฉันกังวลว่ามาตรการนี้ดีเท่าที่ควรสำหรับอุปกรณ์ประมวลผลควอนตัมที่มีเสียงดังในระยะใกล้ได้ซ่อนความก้าวหน้าด้านคุณภาพที่แท้จริงสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมขั้นสูง (ผู้ที่มีความเที่ยงตรงของควอนตัมสูง) คำถามคือ: ความกังวลนี้เป็นธรรมหรือไม่

ข้อโต้แย้งที่อยู่เบื้องหลังความกังวลของฉันคือข้อสันนิษฐานที่ว่าแอพพลิเคชั่นนักฆ่าที่มีศักยภาพสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมเช่นการคำนวณทางเคมีควอนตัมจะต้องใช้การคำนวณที่มีความลึกของประตูใหญ่กว่าจำนวน qubits ในกรณีนี้ "ปริมาณควอนตัม" จะถูก จำกัด อยู่ที่จตุรัสจำนวน qubits โดยไม่คำนึงว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมหนึ่งเครื่อง (ที่มีความเที่ยงตรงสูงเป็นพิเศษ) จะอนุญาตให้มีความลึกที่ไม่ จำกัด หรือไม่ ข้อ จำกัด ของ "ปริมาณควอนตัม" ที่กำลังสองของจำนวน qubits คำถามข้อหนึ่งของฉันคือ: การโต้แย้งนี้ถูกต้องหรือไม่?

ปริมาณควอนตัมน่าจะมีประโยชน์สำหรับการวัดสำหรับคอมพิวเตอร์ที่มีเสียงดังเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

เป็นไปไม่ได้ที่จะคิดค้นตัวชี้วัดหมายเลขเดียวใด ๆ ที่เหมาะสำหรับงานทั้งหมด แม้จะมีคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมการวัดเช่น Dhrystone หรือ Windows Performance Index นั้นเป็นสิ่งที่ดีที่สุดในการทำนายประสิทธิภาพในการทำงานจริง ในทางกลับกันการให้มากกว่าหนึ่งหมายเลขสามารถให้ข้อมูลได้มากกว่า ภายในกรอบปริมาณควอนตัมผมขอแนะนำเมื่อพัฒนาการ QPU เพื่อให้ปริมาณควอนตัมเป็น“บทสรุปผู้บริหาร” แต่ยังพูดสำหรับช่วงของตัวเลขคิวบิตที่แตกต่างกันความลึกรูปแบบวงจรวันที่( N ) เปรียบเทียบd ( N $N$$d(N)$$d(N)$ตามความลึกและ qubits ที่ต้องการจะสามารถคาดการณ์ได้อย่างน้อยในขอบเขตที่แอปนักฆ่ามีลักษณะคล้ายกับลำดับวงจรโมเดลของการสุ่มแบบขนานในการสุ่มคู่ของ qubits$SU(4)$

ปริมาณควอนตัมเป็นเรื่องเกี่ยวกับการใช้วงจรแบบจำลองอย่างถูกต้องดังนั้นการวัดจึงต้องมีการจำลองวงจรเหล่านั้นเพื่อเปรียบเทียบเอาต์พุตของ QPU กับผลลัพธ์ในอุดมคติ การจำลองนั้นใช้งานได้จริงสำหรับ qubits ที่ค่อนข้างน้อยหรือความลึกต่ำดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะวัดปริมาณควอนตัมสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็ก / มีเสียงดัง (โดยไม่มีข้อสมมติฐานเพิ่มเติม) โชคดีที่เมื่อความกว้าง / ความลึกถึงขีด จำกัด ของการจำลอง (ประมาณประมาณ$N\simeq d\simeq 50$) นี่คือเมื่อเสียงจำเป็นต้องต่ำพอที่เราจะสามารถเริ่มใช้อุปกรณ์ดังกล่าวเพื่อดำเนินการโลจิคัล qubits การกำหนดตัวชี้วัดที่เหมาะสมสำหรับ qubits เชิงตรรกะเป็นคำถามเปิด ความสำคัญเปลี่ยนจาก“ อัลกอริทึมนี้สามารถทำงานได้หรือไม่ ถึง“ อัลกอริทึมนี้จะใช้เวลานานเท่าไหร่?” และตัวชี้วัดจะแตกต่างกันมากอย่างแน่นอนซึ่งเกี่ยวข้องกับเวลาในการทำประตูตรรกะ

$10^{15}$$10^{13}$

$10^{13}$ $10^{13}$

$10^3$$10^9$$10^9$$10^6$

$d$$d^2$

$10^9$$10^3$