D-Wave 아키텍처를 보편적으로 만드는 가장 간단한 추가 사항은 무엇입니까?
답변:
XX 커플러는 양자 어닐링을 보편적으로 만들기 위해 필요합니다.
https://arxiv.org/abs/0704.1287
그것들을 제작하는 것에 관해서는, 나는 하드웨어 문제에 너무 익숙하지 않습니다. 아마도 다른 누군가가 그것에 대해 언급 할 수 있습니다.
허용되는 답변에서 XX 커플러는 "필요하다"고합니다.
그러나 YY 커플러도 작업을 수행합니다. 이것은 이 백서의 섹션 VI에 설명 된 YY 가젯 때문입니다 .
실제로 받아 들여진 대답에 제공된 원래의 논문 조차도 XZ도 (XX뿐만 아니라) 충분하다고 말합니다. 따라서 아직 명시 적으로 가젯을 구성한 사람은 없지만 YZ도 충분해야합니다.
D-Wave의 머신을 보편적으로 만드는 추가 커플러에 대한 이러한 4 가지 옵션 (XX, YY, XZ, YZ) 중 D-Wave에 의해 하드웨어에서 이미 구현 된 YY 커플러 인 YY 커플러입니다.
2018 년 AQC 컨퍼런스에서 발표되었습니다.
그러나 이러한 YY 용어의 제어에는 약간의 제한이 있으며, 이에 대한 물리적 이유는 여기 내 질문의 주제입니다 . D-Wave의 범용 양자 컴퓨터에서 YY 용어는 왜 선형 X 용어와 함께 구동되어야합니까? ?
보편적으로 만들기 위해 할 수있는 가장 간단한 일은 무엇입니까?
미국 특허 US9162881B2 "범용 단열 양자 컴퓨터의 물리적 구현" 또는 미국 출원 US20150111754A1 "초전도 큐빗을 갖는 범용 단열 양자 컴퓨팅"을 참조하십시오 :
정의 : 기준 본 명세서 및 첨부 된 청구 범위 전체에서, 용어 "기준"및 "염기"는 주어진 벡터 공간을 완전히 설명하기 위해 조합 될 수있는 선형 독립 벡터의 세트 또는 세트를 각각 나타내는데 사용된다. 예를 들어, 표준 공간 직교 좌표의 기초는 3 개의 벡터, x 축, y 축 및 z 축을 포함한다. 수학적 물리학에 숙련 된자는 해밀턴을 설명하는 데 사용되는 것과 같은 연산자 공간에 대해베이스가 정의 될 수 있음을 이해할 것입니다.
정의 : 유효 큐 비트 본 명세서 및 첨부 된 청구 범위 전체에서, "유효 큐 비트"및 "유효 큐 비트"라는 용어는 2- 레벨 시스템으로 표현 될 수있는 양자 시스템을 나타내는 데 사용된다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자라면, 2 개의 특정 레벨이 다중 레벨 양자 시스템으로부터 분리 될 수 있고 효과적인 큐 비트로서 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, "유효 큐 비트"및 "유효 큐 비트"라는 용어는 단일 2- 레벨 시스템을 나타내는데 사용될 수있는 임의의 수의 장치를 포함하는 양자 시스템을 나타내는 데 사용된다. 예를 들어, 복수의 개별 큐비 트는 결합 된 큐 비트의 전체 세트 또는 그 일부가 단일 2- 레벨 시스템을 나타내는 방식으로 함께 결합 될 수있다.
범용 양자 컴퓨터 (UQC)는 다른 양자 컴퓨터를 효율적으로 시뮬레이션 할 수있는 양자 컴퓨터이다. 일부 실시 예에서, UAQC (Universal Adiabatic Quantum Computer)는 단열 양자 계산 및 / 또는 양자 어닐링을 통해 임의의 양자 컴퓨터를 시뮬레이션 할 수있다. 일부 실시 예들에서, UAQC는 단열 양자 계산 및 / 또는 양자 어닐링을 통해 물리 양자 시스템을 시뮬레이션 할 수있을 것이다.
국소 격자 스핀 해밀턴 (Hamiltonians)이 범용 단열 양자 계산을 위해 사용될 수 있다는 것이 확립되었다. 그러나, 해밀턴 (Hamiltonian)이 사용하는 2- 로컬 모델은 일반적이므로 스핀 사이에 필요한 상호 작용 유형을 양자 프로세서에서 실현 될 수있는 알려진 상호 작용으로 제한하지 않습니다. 1- 로컬 횡장을 가진 2-local Ising 모델은 다른 기술을 사용하여 실현되었습니다.
이 양자 스핀 모델은 단열 양자 계산에 보편적이지 않을 것으로 생각된다. S. Bravyi et al., 2006 arXiv : quant-ph / 0606140v4 또는 Quant. Inf. Comp. 8, 0361 (2008). 그러나 단열 양자 계산은 보편적으로 렌더링 될 수 있으며 튜너 블 1 외에도 튜너 블 2 로컬 대각선 및 비대 각 커플 링을 가짐으로써 NP 복잡성 클래스의 양자 아날로그 인 Quantum Merlin Arthur 복잡성 클래스에 속합니다. 국소 대각선 및 비대 각 바이어스 .
대각선 및 비대 각 항은 계산 기준을 참조하여 정의 될 수있다. 큐 비트의 상태는 두 개의 기본 상태 중 하나이거나 두 개의 기본 상태의 선형 중첩 일 수 있습니다. 두 상태는 계산 기준을 형성합니다.
참고 : 자세한 내용은 특허를 참조하십시오.
그러한 것이 구현되지 않은 이유는 무엇입니까?
- 정의 : 보편적 인 양자 양자 계산 "대학"의 개념은 컴퓨터 과학에서 컴퓨팅 시스템의 기능의 범위 또는 범위를 설명하기 위해 이해됩니다. "유니버설 컴퓨터 (universal computer)"는 일반적으로 다른 컴퓨팅 시스템, 또는 다른 컴퓨팅 시스템과 동일한 목적으로 사용될 수있는 컴퓨팅 시스템을 에뮬레이션 할 수있는 컴퓨팅 시스템을 나타내는 것으로 간주된다. 본 시스템, 방법 및 장치의 목적을 위해, "범용 단열 양자 컴퓨터"라는 용어는 임의의 단일 진화를 시뮬레이션 할 수있는 단열 양자 컴퓨팅 시스템을 설명하기위한 것이다.
보낸 사람 : " 초전도 회로를 사용한 양자 정보 처리 : 검토 ": G. Wendin (2017 년 10 월 8 일), 77 페이지 :
D-Wave Systems 장비는 하향식으로 구축됩니다. 스케일링은 플럭스 큐 비트와 짧은 코 히어 런스 시간을 가진 회로를 기반으로합니다. 이 기술은 Nb rf-SQUID 큐 비트와 결합 된 기존 Nb RSFQ 회로를 기반으로하며 현재 D-Wave 프로세서의 기초를 형성합니다. 이 아키텍처는 통신 버스의 크로스바 네트워크를 기반으로 먼 큐 비트의 (제한된) 커플 링 을 허용 합니다. 큐비 트는 dc 바이어스를 변경하여 큐 비트 에너지와 큐 비트 큐 비트 커플 링을 변경하여 작동합니다.
결과적으로, 기계 및 부품에 대한 다양한 유형의 실험을 수행하여 일관성 및 얽힘 특성을 조사해야합니다. 하드웨어에 대한 물리학 실험 및 다양한 QA 체계를 실행하여 성능의 "벤치마킹".
지난 3 년 동안이 주제는 빠르게 발전했으며 이제는 어느 정도 일반적인 이해와 합의에 도달했습니다. 최근 논문에서 논의한 내용을 바탕으로 상황을 다음과 같이 요약 할 수 있습니다.
• D-Wave 머신의 동작은 양자 어닐링과 일치합니다.
• 지금까지 스케일링 이점 (양자 속도 향상)이 발견되지 않았습니다.
• QA는 장벽이 좁 으면 좋은 솔루션을 신속하게 찾을 수 있지만 효율적으로 넓은 장벽에 부딪히면 막히게됩니다.
• 백만배의 속도 향상을 보여주는 Google D-Wave 2X 결과는 장치의 하드웨어 그래프에 완벽하게 맞는 기본 인스턴스에 대한 것입니다.
• QA 하드웨어에 잘 맞지 않는 일반적인 문제의 경우 성능이 크게 저하됩니다.
• 대부분의 문제 인스턴스에서 현재 D-Wave 2X 장치보다 성능이 우수한 이러한 문제에 대해보다 효율적인 기존 최적화 알고리즘이 존재합니다. 그러나 경주가 시작되었습니다.
• 개선 된 엔지니어링, 특히 빠른 어닐링 및 판독으로 양자 어닐링 실행을 수행하는 시간을 현재 QA 디바이스보다 100 배 줄일 수 있습니다.
• 그러나, 부정확 한 교정으로 인한 비용 함수의 잘못된 지정은 아날로그 QA 장치의 성능을 저해 할 수 있습니다.
• 또 다른 문제는 연결이 제한된 기본 하드웨어 아키텍처에 문제를 포함시키는 것입니다.
• 아날로그 QA에서 양자 속도 향상에 대한 열린 의문이 있습니다.
• QA 오류 수정이 시연되었으며 대규모 노이즈 방지 AQO 장치를 향한 길을 열었습니다.
• 일반적으로 고전적으로 계산하기 어려운 문제는 QA 장치에 어려운 문제인 것 같습니다.
• 양자 속도 향상을 입증하기 위해 개선 된 기계 교정, 소음 감소, QA 일정 최적화, 더 큰 시스템 크기 및 맞춤형 스핀 글래스 문제가 필요할 수 있습니다. 그러나 어려운 것은 판단하기 쉽지 않을 수 있습니다.
• 최신 D-Wave 2000Q 시스템이 2000 큐 비트로 수행 할 수있는 작업은 여전히 남아 있습니다.
참고 : 자세한 내용은 용지를 참조하십시오.
이 특허는 설명에서 다소 더 비밀입니다.
도 1에 도시 된 시뮬레이션 커플 링. 도 9 및도 10. 도 10은 다수의 유형의 커플 링이 더 적은 실제 커플러 유형에 의해 실현 될 수있게한다. 이는 특정 유형의 커플러에 가장 적합한 아키텍처 인 양자 프로세서에서보다 다양한 기능을 제공 할 수 있습니다. 예를 들어, 어떤 이유로 든 ZZ- 커플러 만 구현하는 데 가장 적합한 초전도 양자 프로세서와 XX- 커플러는 중개자 큐 비트를 통해 시뮬레이션 된 커플 링을 통합하여 시뮬레이션 된 XZ 및 ZX 커플 링의 효과를 실현할 수 있습니다.
당업자는 본 시스템, 방법 및 장치에서 교시 된 큐 비트 커플 링 아키텍처를 실현하기 위해, 여기에 기술 된 XX-, ZZ-, XZ- 및 ZX- 커플러의 다양한 실시 예가 커플 링 장치의 비 제한적인 예. 본 시스템, 방법 및 장치에 기술 된 모든 커플 링 장치는 이들이 구현되는 특정 시스템의 요구 사항을 수용하거나 특정 응용에 유리한 특정 기능을 제공하도록 수정 될 수있다.
본 시스템, 방법 및 장치는 하나의 프로세서 아키텍처에서 2 개 이상의 상이한 결합 메커니즘을 구현함으로써 보편적 단열 양자 계산의 물리적 실현을 기술한다. 각 커플 링 메커니즘은 1 차와 2 차 사이의 커플 링 (예 : X와 X, X와 Z 또는 Z와 Z 사이의 커플 링)을 제공하여 "커플 링 된 기초"(예 : XX, XZ 또는 ZZ)를 정의합니다. .본 시스템, 방법 및 장치에 따르면, 각각 적어도 2 개의 상이한 커플 링 된베이스를 포함하고, 적어도 2 개의 상이한 커플 링 된베이스가 출퇴근하지 않는 큐 비트 커플 링 아키텍처는 범용 단열 양자 계산을 위해 해밀턴 인을 실현하기 위해 사용된다. 예를 들어, 본 명세서에 설명 된 다양한 실시 예는 범용 단열 양자 계산이 큐 비트 결합 아키텍처에서 비대 각 커플러의 동시 적용에 의해 물리적으로 실현 될 수 있다고 교시한다 . 당업자는이 개념이 XY-, YX-, YY-, ZY- 및 YZ- 커플러와 같은 Y- 기반을 포함하는 커플러로 확장 될 수 있음을 이해할 것이다.
본 명세서 및 첨부 된 청구 범위는 범용 큐 비트 커플 링 아키텍처를 설명함으로써 범용 단열 양자 컴퓨터를위한 실현 가능한 해밀턴 (Hamiltonians)의 물리적 구현을 기술한다. 본 명세서에 기술 된 범용 결합 방식의 실시 예들에 공통 요소가 있으며, 이는 큐 비트들 사이에 적어도 2 개의 상이한 세트의 결합 장치의 구현이며, 여기서 2 개의 상이한 세트의 결합 장치에 의해 결합 된 각각의베이스는 통근하지 않는다. 당업자는 이러한 비-커뮤팅 커플러가 다양한 상이한 실시 예 및 구현에서 실현 될 수 있으며 모든 이러한 실시 예가 본 명세서에 실제로 개시 될 수는 없다는 것을 이해할 것이다. 따라서 XX-ZZ 커플 링 아키텍처와 XZ-ZX 커플 링 아키텍처, 관련 기술 분야의 통상의 기술자라면 비-커뮤팅 커플러를 구현하는 임의의 양자 프로세서 아키텍처로의 확장을 인정할 것이라는 인식으로 본 명세서에 상세히 설명된다. 또한, 당업자는양자 알고리즘 또는 하드웨어 제약은 양자 프로세서에서 유효 큐 비트의 수 및 / 또는 커플러의 수에 최소 요건을 부과 할 수있다 . 본 시스템, 방법 및 장치는 XZ 및 ZX 커플러를 시뮬레이션하기 위해 XX 및 ZZ 커플러를 사용하고, XX 및 ZZ 커플러를 시뮬레이션하기 위해 XZ 및 ZX 커플러를 사용함으로써, 비-커뮤팅 커플러가 양자 프로세서는 다른 커플러 방식을 시뮬레이션하는데 사용될 수있다.
[ 내 의견 : 기본적으로 공간이 너무 많습니다. 개선이 계획되어있다.]
응용 프로그램에서는 약간 덜 암호입니다.
GMQC보다 AQC에서 판독이 더 어려울 수있다. 후자의 패러다임 내에서 모든 큐비 트는 계산이 끝날 때 격리됩니다. 결과적으로 GMQC 프로세서에서 각 큐 비트를 독립적으로 읽을 수 있습니다. 대조적으로, AQC는 목표 해밀턴 인이 주장하는 것으로 끝난다. Hamiltonian에 대각선 이외의 요소가 포함 된 경우 AQC를 읽으면 문제가 발생할 수 있습니다. 판독 프로세스에서 qubit register wavefunction이 축소되어야하는 경우 해당 상태는 더 이상 대상 Hamiltonian의 고유 상태가 아닙니다. 그러므로, 유한 바이어스 및 커플 링이 존재하는 경우 AQC 프로세서에서 모든 큐 비트의 상태를 동시에 투영하는 방법을 고안하는 것이 바람직하다 .