퀀텀 컴퓨터는 초당 몇 개의 작업을 수행 할 수 있습니까?

양자 컴퓨터에서 시간 복잡성이 효율적 / 비효율적 인 것으로 간주되는 것을 알고 싶습니다. 이를 위해, 양자 컴퓨터가 초당 얼마나 많은 작업을 수행 할 수 있는지 알아야합니다. 누구든지 그것을 계산하는 방법과 그것이 의존하는 요소 (구현 세부 사항 또는 큐 비트 수 등)를 말해 줄 수 있습니까?

현재로서는 표준 구현이 없기 때문에 일반적인 양자 칩에 대한 견적을 제공하는 것은 불가능합니다.

그럼에도 불구하고 특정 양자 칩의 경우이 정보를 온라인으로 제공된 정보와 함께 추정 할 수 있습니다. IBM Q 칩에 대한 정보를 찾았으므로 IBM Q 5 Tenerife 칩에 대한 답변입니다 . 링크에는 칩에 대한 정보가 있지만 타이밍에 대해서는 아무것도 없습니다. IBM Q 5 Tenerife 칩 페이지 에 제공된 링크를 통해 칩 의 버전 로그 에 액세스해야합니다 . 이 버전 로그에서 "게이트 사양"섹션으로 이동하면 다음과 같은 정보가 나타납니다 (자세한 내용은 아래 참조).

1. 위의 링크에서 60ns 인 "GD"에 대한 시간입니다.
2. "GF"에 대해 여러 번 (아래 계산에는 200ns가 걸립니다).
3. "버퍼 시간"은 위의 링크에서 10ns입니다.

그러나 "GD", "GF"또는 "버퍼 시간"은 무엇을 나타 냅니까? 그것들은 기본 물리적 동작, 즉 물리적 큐 비트에서 수행 될 동작입니다. 이러한 물리적 동작은 일부 기본 양자 게이트를 구현하는 데 사용됩니다. IBM Q 5 테 네리 페 칩 페이지 에서 이러한 물리적 조작과 관련하여 IBM Q 백엔드의 4 개 기본 양자 게이트의 분해를 찾을 수 있습니다 . 아래 그림을 복사했습니다.

"GD"및 "GF"와 함께 타이밍에 나타나지 않는 물리적 "FC"작동이 있습니다. 이는 "FC"작업이 "다음 펄스의 프레임을 변경"하기 때문에 (QISKit Slack에서 대화에서 Jay Gambeta를 인용) "FC"작업의 비용 (응용 시간)이 0이기 때문입니다.

"버퍼 시간"은 각 ​​실제 작업 응용 프로그램 간의 일시 중지 시간입니다.

마지막으로이 특정 백엔드에 각 기본 게이트를 적용하는 데 필요한 시간을 계산할 수 있습니다.

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

이러한 타이밍에서 ibmqx4 백엔드가 수행 할 수있는 초당 조작 수를 추론 할 수 있습니다.

작업 당 평균 타이밍의 대략적인 근사값으로 작업 당 200ns를 사용하면 초당 5 000 000 개의 작업이 발생합니다.

qiskit-backend-information GitHub 리포지토리 에서 다른 백엔드에 대한 데이터를 찾을 수 있습니다 .

실제 작업과 논리 작업 사이에는 중요한 차이점이 있습니다.

약간 불완전한 물리적 작업은 불완전한 큐 비트에서 수행됩니다. 이들을 수행 할 수있는 속도는 큐 비트를 실현하는 데 사용되는 물리적 시스템에 따라 다릅니다. 예를 들어, 초전도 큐비 트는 한 번에 100ns의 속도로 두 개의 큐 비트 게이트 (가장 느린 게이트)를 수행 할 수 있습니다 ( Nellimee 's answer 참조 ).

많은 물리적 큐 비트를 결합하고 많은 물리적 연산으로 프로세스를 수행함으로써 논리적 큐 비트를 구축 할 수 있습니다 . 오류 수정을 수행하면 이러한 큐 비트와 그에 대한 작업이 임의로 정확해질 수 있습니다. 이것은 양자 알고리즘을 구현하는 데 필요한 종류의 연산입니다.

현재 논리 연산의 클럭 속도를 제공하기에는 알 수없는 정보가 너무 많습니다. 특히 원리 증명 논리 큐 비트도 아직 구축되지 않았기 때문에 (적어도 양자 오류 정정 코드가 아님). 그것은 물리적 큐빗과 작업이 얼마나 불완전한 지, 그리고 모든 것을 정리하기 위해 얼마나해야하는지에 달려 있습니다. 사용하는 오류 수정 코드의 종류에 따라 달라집니다. 이는 양자 프로세서의 명령어 세트에 따라 다릅니다 (즉, 어떤 큐 비트 쌍에 2 개의 큐 비트 게이트가 직접 적용될 수 있는지). 더 나은 아키텍처는 종종 노이즈 비용이 발생하기 때문에 이는 얼마나 많은 노이즈가 필요한지에 달려 있습니다. 따라서 많은 상호 의존성이 있으며 해결해야 할 것이 많습니다.