최대 40 큐 비트 양자 시스템의 상태를 저장하기에 충분한 클래식 메모리?


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저의 '고전적인'친구와의 토론의 일환으로, 그는 양자 컴퓨터의 결과를 계산하기위한 상태 머신을 만드는 것이 가능하다고 주장했습니다. 따라서 슈퍼 컴퓨터에서 (알려진) 알고리즘의 결과를 계산하고 결과를 조회 테이블에 저장하면됩니다. (진실 표를 저장하는 것과 같은 것).

그렇다면 왜 사람들이 양자 시뮬레이터에서 작업 하는가 (예 : 최대 40 큐 비트). 매번 결과를 계산합니까?! 단순히 (가설 적으로) 세계의 슈퍼 컴퓨터를 사용하십시오 (예 : 최대 60 큐 비트). 입력 사례에 대한 결과를 계산하고 결과를 저장 한 후 참조로 사용합니까? 불가능하다는 것을 어떻게 확신시킬 수 있습니까? 참고 : 이것은 알려진 양자 알고리즘 및 알려진 회로 구현을위한 것입니다.260


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좀 더 극단적 인 '고전적인'접근 방식을 제안하고자합니다. 단위 행렬 로 설명 할 수 있습니다 . 우리는 알려진 양자 알고리즘의 목록을 만들 수 있습니다. 알고리즘을 실행하는 것은 단순히 입력 벡터로 행렬을 곱하는 것이므로 빠를 것입니다. 물론 고려해야 할 메모리 요구 사항이 있습니다.2×2
kludg

바로 그거죠. 그리고 n이 증가 함에 따라 메모리 요구량이 급격히 증가 할 것이라고 믿습니다 .
viliyar

답변:


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260

분명한 것은 인스턴스에서 반만 기다리지 않고 원하는 인스턴스를 실행하고 즉각적으로 답변을 얻는 것이 훨씬 낫습니다. 비현실적인 1 나노초에서 런타임을 높이면 더욱더 사실입니다.

왜 사람들이 양자 시뮬레이터에서 작업 하는가 (예 : 최대 40 큐 비트); 매번 결과를 계산합니까?!

찾아보기 테이블을 작성하려고하더라도이를 작성하려면 이와 같은 시뮬레이터가 여전히 필요합니다.


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현재 # 1 톱 500의 오크 리지에서 슈퍼 컴퓨터, 2.3M 코어, POWER9 및 CUDA 볼타 (나는 그들이 아마도 통계에 함께 덩어리, 고장을 모르는)를 갖는로 표시됩니다. 계산이 완전히 병렬화 가능하다고 가정하면, 추정치에서 약 20 분으로 상당히 많이 면도합니다. 시뮬레이션 시간에 12를 곱해도 합리적인 시간은 4 시간이며 에너지 소비량은 32 MW‧h에 불과합니다.
kkm

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40 큐 비트를 사용하는 특정 양자 알고리즘의 경우 친구가 좋은 지적을합니다. 진리표를 계산하고 (어려울 수도 있지만 가능하다고 가정) 참조 할 수 있습니다. 물론 이것은 입력 수뿐 아니라 양자 알고리즘의 결과를 계산하는 것이 우리가 알고있는 모든 것에 대해 기하 급수적으로 어려울 수 있기 때문에 큐 비트 수를 늘리면 어리석기 시작합니다.

그러나, 양자 컴퓨터를 시뮬레이션 할 수있는 (또는 실제 양자 컴퓨터를 갖는) 것이 훨씬 더 유용합니다. 양자 연산을 변경함으로써 다른 알고리즘을 얻게됩니다. 40 비트의 입력에서 정의 할 수있는 기능의 수는 2 ^ 2 ^ 40입니다. 모든 양자 알고리즘의 결과에 즉시 액세스 할 수있는 단일 데이터베이스를 보유하는 것은 당연히 불가능합니다. 우리는 알고리즘도 쉽게 전환 할 수 있기를 원하며, 고전적으로는 시뮬레이터를 원합니다.


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각 함수는 진리표에 의해 고유하게 정의됩니다. 40 비트 입력의 경우 진리표의 길이는 2 ^ 40 비트입니다. 따라서 진리표 수 (및 함수 수)는 길이가 2 ^ 40 인 비트 열 수이며 2 ^ 2 ^ 40입니다.
SuhailSherif
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