Kuantum bilgisayarlar için hangi zaman karmaşıklığının verimli / verimsiz olarak değerlendirildiğini bilmek istiyorum. Bunun için, bir kuantum bilgisayarın saniyede kaç işlem yapabileceğini bilmem gerekir. Biri bana nasıl hesaplanacağını ve hangi faktörlere bağlı olduğunu söyleyebilir mi (uygulama detayları veya kubit sayısı vb.)?
Bir kuantum bilgisayarı saniyede kaç işlem yapabilir?
Yanıtlar:
Şimdilik standart bir uygulama olmadığı için genel bir kuantum çip için bir tahmin vermek imkansızdır.
Bununla birlikte, çevrimiçi verilen bilgilerle, bu sayıyı belirli kuantum çip için tahmin etmek mümkündür. IBM Q çipleri hakkında bilgi buldum, işte IBM Q 5 Tenerife çipinin cevabı burada . Bağlantıda çip hakkında bilgi bulacaksınız, ancak zamanlamalar hakkında hiçbir şey yok. Çipin sürüm günlüğüne erişmeniz gerekiyor ( IBM Q 5 Tenerife yongaları sayfasında verilen bir bağlantı aracılığıyla ). Bu sürüm günlüğünde, "Kapı Özellikleri" bölümüne gidin, aşağıdaki bilgilere sahip olursunuz (daha fazla açıklama aşağıdadır):
- Yukarıdaki bağlantıda 60ns olan "GD" zamanı.
- "GF" için birkaç kez (aşağıdaki hesaplamalar için 200ns alalım).
- Yukarıdaki bağlantıda 10ns olan bir "tampon süresi".
Ancak "GD", "GF" veya "tampon süresi" neyi temsil eder? Bunlar temel fiziksel operasyonlardır, yani fiziksel kubit üzerinde yapılacak operasyonlardır. Bu fiziksel operasyon daha sonra bazı baz kuantum kapılarını uygulamak için kullanılır. IBM Q arka uçlarının 4 temel kuantum kapısının ayrışmasını, bu fiziksel işlemler açısından IBM Q 5 Tenerife yongaları sayfasında bulabilirsiniz. Aşağıdaki çizimi kopyaladım.
"GD" ve "GF" ile birlikte, zamanlamalarda görünmeyen fiziksel bir "FC" işlemi vardır. Bunun nedeni, bu "FC" işleminin sadece "aşağıdaki darbelerin çerçevesini" değiştirmesidir (Jay Gambeta'yı QISKit Slack'teki bir görüşmeden aktaran) ve bu nedenle "FC" işleminin maliyeti (uygulama zamanı) 0'dır.
"Arabellek süresi", her fiziksel işlem uygulaması arasındaki bir duraklama süresidir.
Son olarak, her bir temel kapıyı bu belirli arka uca uygulamak için gereken zamanı hesaplayabiliriz:
- U1 : 0ns
- U2 : 70ns = 0ns + 60ns + 10ns (tampon) + 0ns
- U3 : 140ns = 0ns + 60ns + 10ns (tampon) + 0ns + 60ns + 10ns (tampon) + 0ns
- CX : 560ns = 0ns + 60ns + 10ns (tampon) + 200ns + 10ns (tampon) + 60ns + 10ns (tampon) + 200ns + 10ns (tampon)
Bu zamanlamalardan ibmqx4 arka ucunun gerçekleştirebileceği saniye başına işlem sayısını belirleyebilirsiniz.
Bir işlem için ortalama zamanlamanın kaba bir yaklaşımı olarak işlem başına 200ns alarak, saniyede 5.000.000 işlem ile sonuçlanırsınız.
Diğer arka uçlara ilişkin verileri qiskit-arka uç bilgileri GitHub deposunda bulabilirsiniz .
Fiziksel işlemler ile mantıksal işlemler arasında önemli bir fark vardır .
Biraz kusurlu olacak fiziksel işlemler, aynı zamanda kusurlu olan kübitler üzerinde gerçekleştirilir. Bunların gerçekleştirilme hızı, kübitleri gerçekleştirmek için hangi fiziksel sistemin kullanıldığına bağlıdır. Örneğin, süperiletken kubitler 100 ns mertebesinde bir seferde iki kübit kapı (en yavaş olanlar) gerçekleştirebilir (bakınız Nelimee cevabı ).
Birçok fiziksel kübiti birleştirerek ve birçok fiziksel işlemle bir işlem yaparak, mantıksal kübitler oluşturabiliriz . Hata düzeltmesi yapılarak, bu kübitler ve üzerlerinde yapılan işlemler keyfi olarak yapılabilir. Bunlar, kuantum algoritmalarını uygulamak için gereken işlemlerdir.
Şu anda size bir saat mantıksal işlem oranı vermek için çok fazla bilinmeyen var. Özellikle, prensip kanıtı mantıksal kübitler bile henüz inşa edilmediğinden (en azından kuantum hata düzeltme kodlarıyla değil). Fiziksel kübitlerin ve işlemlerin ne kadar kusurlu olduğuna ve her şeyi temizlemek için ne kadar yapmamız gerektiğine bağlıdır. Ne tür bir hata düzeltme kodu kullandığımıza bağlıdır, bu da kuantum işlemcilerimizin talimat setine bağlıdır (yani, hangi kubit çiftlerine doğrudan iki kubit geçidi uygulanabilir). Ve bu ne kadar gürültüye sahip olduğumuza bağlıdır, çünkü daha iyi mimariler genellikle gürültü pahasına gelir. Yani çok fazla bağımlılık var ve çözülmesi gereken çok şey var.