Apakah "Volume Kuantum" metrik yang adil untuk perhitungan kuantum bernilai tinggi di masa depan, rumit, dan tinggi?

10

Metrik yang disebut "volume kuantum" telah diusulkan untuk membandingkan utilitas perangkat keras komputasi kuantum yang berbeda. Secara kasar, ini mengukur nilainya dengan kuadrat dari kedalaman maksimum perhitungan kuantum yang diizinkan tetapi membatasi nilainya dengan kuadrat qubit yang terlibat. Batas ini dibenarkan karena ingin mencegah "permainan" sistem dengan mengoptimalkan beberapa qubit. Satu rujukan adalah https://arxiv.org/abs/1710.01022 .

Saya prihatin bahwa ukuran ini, sebaik mungkin untuk perangkat komputasi kuantum jangka pendek yang bising, menyembunyikan kemajuan kualitas aktual untuk komputer kuantum yang lebih canggih (yang memiliki kesetiaan gerbang kuantum tinggi). Pertanyaannya adalah: Apakah kekhawatiran ini dibenarkan?

Argumen di balik kekhawatiran saya adalah asumsi bahwa aplikasi pembunuh potensial untuk komputer kuantum, misalnya perhitungan kimia kuantum, akan memerlukan perhitungan dengan kedalaman gerbang yang jauh lebih besar daripada jumlah qubit (berpotensi sederhana) yang diperlukan. Dalam hal ini, "volume kuantum" akan terbatas pada kuadrat jumlah qubit, terlepas dari apakah satu komputer kuantum (dengan kesetiaan yang sangat tinggi) memungkinkan kedalaman dasarnya tidak terbatas atau apakah hanya memungkinkan kedalaman gerbang minimum telanjang untuk mencapai pembatasan "volume kuantum" ke kuadrat jumlah qubit. Salah satu aspek dari pertanyaan saya adalah: Apakah argumen ini benar?

physical-realization architecture quantum-volume piramida
sumber

terkait: quantumcomputing.stackexchange.com/q/1255/55

glS

7

Volume kuantum kemungkinan hanya berguna sebagai metrik untuk komputer kecil yang berisik.

$N$ $d(N)$ $d(N)$ $SU(4)$

$N\simeq d\simeq 50$ ), ini adalah ketika noise harus cukup rendah sehingga kita bisa mulai menggunakan perangkat seperti itu untuk mengimplementasikan qubit logis. Menentukan metrik yang sesuai untuk qubit logis adalah pertanyaan terbuka. Penekanan beralih dari "Bisakah algoritma ini berjalan sama sekali?" ke "Berapa lama waktu yang dibutuhkan algoritma ini?" dan metrik pasti akan sangat berbeda, melibatkan waktu gerbang logis.

Lev Bishop
sumber

8

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

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

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

$d$ $d^2$

$10^9$ $10^3$

Alan Geller
sumber

Ada kemajuan yang signifikan dalam beberapa tahun terakhir di atas kertas yang Anda tautkan. arxiv.org/abs/1805.03662 memberikan perkiraan yang puluhan juta kali lebih baik.

Craig Gidney

Sepakat; baik dalam algoritma, dan dalam distilasi T, dan dalam QEC. Seperti yang saya katakan, perkiraan dalam kertas nitrogenase tinggi - tetapi tabelnya bagus dan jelas :-), dan fokus pada satu masalah dan (mungkin) lebih mudah diikuti.

Alan Geller

Apakah "Volume Kuantum" metrik yang adil untuk perhitungan kuantum bernilai tinggi di masa depan, rumit, dan tinggi?

Jawaban: