Mentionsy

Pojedynczy qubit może być w stanie 0 albo 1, albo w pewnym stanie pomiędzy, np.

Komputer kwantowy układamy z tych qubitów i patrzymy, co można z nich zrobić.

Komputery kwantowe mające qubity, które mogą być w określonym procencie w takim stanie, w innym procencie w takim stanie, w pewien sposób mogą być zrealizowane na klasycznych komputerach, imitować to zachowanie.

Na przykład z jednego qubitu i drugiego nakładając jedno na drugie.

Zmiana jednej amplitudy na podstawie drugiej może zwiększyć prawdopodobieństwo zmierzenia qubitu w danym stanie.

Część dnia poświęcam na przeglądanie prac naukowych, przeglądanie też LinkedIna i innych sieci społecznościowych, w poszukiwaniu newsów, ciekawostek, nie tylko algorytmów, ale również update'ów z samych komputerów kwantowych, jak poprawia się ich jakość i jak zwiększa się ilość dostępnych qubitów.

Na zasadzie bierzemy sobie te 105 qubitów, losowo rzucamy na nie bramki kwantowe w różnej konfiguracji, w różnych miejscach, rzucamy tych bramek tysiące, dziesięć tysięcy,

Dużo technicznych detali tutaj da się dopracować, natomiast ja postaram się zarysować skalę mówiąc o qubitach, czyli jeżeli bierzemy sobie nasz laptop, zakładając, że nie mamy jakiegoś szalonego laptopa z dużą ilością RAM-u, z ogromną kartą graficzną, na spokojnie możemy sobie wziąć symulacje chemiczne i wysymulować.

A ile qubitów?

Jeżeli chodzi o ilość qubitów, powiedziałbym około setki, może troszkę więcej, natomiast zahaczyłeś Szymon o bardzo ważną rzecz, czyli ile qubitów jest potrzebnych.

I teraz, jeżeli chodzi o tą ilość qubitów, ile używamy do rozwiązania problemu, tutaj jest bardzo ważny aspekt.

Obecnie mamy komputery kwantowe mające 100 do 1000 qubitów, różnej jakości, w zależności od konkretnego typu komputera.

I teraz, nieważne czy jest to optymalizacja portfolio, gdzie mamy 100 opcji do zainwestowania i zmapujemy to na 100 qubitów, czy to jest cząsteczka, która ma 50 orbitali naokoło i mapujemy ją na 100 qubitów, okazuje się, że komputer z ilością 100 qubitów na taką implementację na prawdziwym komputerze

Będziemy potrzebowali komputera kwantowego, który ma 10 tysięcy, 100 tysięcy albo milion qubitów.

Ano działa to w ten sposób, że komputery kwantowe są bardzo podatne na błędy i te błędy da się wycinać implementując jeden qubit tzw.

w 9, 15 albo 49 fizycznych qubitach, które znajdują się na tym komputerze kwantowym.

Wzięli sobie 9, 25 i 49 qubitów i na każdym z tej grupy fizycznych qubitów zaimplementowali ten protokół odszumiania, żeby zaimplementować tam jeden ten logiczny qubit.

Na wyjściu każdego z tych logicznych qubitów, czy on używał 9 czy 25 czy 49 fizycznych qubitów, rezultaty były lepsze.

Ano dlatego, że przybliżając to w bardzo prosty sposób, pojedynczy qubit, co na przykład 5 bramek kwantowych, popełnia jakiś błąd, w jakiś widoczny sposób zmienia nam rezultaty.

I teraz biorąc 25 qubitów, 49 qubitów, zostało nałożone 150 bramek kwantowych,

I po zaaplikowaniu tych 150 albo i więcej bramek kwantowych, wyjście było lepsze niż po zaimplementowaniu jednego qubitu i jednej bramki kwantowej.

Jest to bardzo ważny wynik, bo okazuje się, że im więcej tych fizycznych qubitów dokładamy, tym lepsze jest wyjście komputera kwantowego.

Tak jak w komputerze klasycznym, no właśnie potrzebujemy bardzo dużej ilości fizycznych qubitów, ale też pewności, że im więcej tych fizycznych qubitów upchniemy, tym mniejsza jest szansa na błąd.

Właśnie z implementacji tego pojedynczego logicznego qubitu.

Teraz, jeżeli chodzi o te wartości, one dalej są wysokie, czyli nie znam dokładnych wartości, ale żeby nakreślić skalę, żeby pojedynczy qubit, ten logiczny, ten składający się z ogromnej ilości fizycznych qubitów, żeby na tej architekturze Google'a miał takie same wartości jak klasyczny komputer, no to ja się domyślam, że tutaj mówimy o jakichś miliardach, o ile nie więcej, fizycznych qubitów.

Jakby powiedziałem już, że budujemy abstrakcję pewnych zastosowań, natomiast fundamentalnie zawsze zaczyna się od tych zer i jedynek, czy to w przypadku qubitów tej probabilistycznej mieszanki zer i jedynek.

Myślę, że warto tutaj jeszcze byłoby wspomnieć o tym, czym ta bramka kwantowa jest, poza tym, że potrafi nam zmieniać te stany i operować na qubitach.

Dobrze, zejdźmy sobie do poziomu najniżej jak się da, do qubitów 0 i 1.

Jeżeli mamy qubit, który ma 50% prawdopodobieństwa bycia w stanie 0 i 50% prawdopodobieństwa bycia w stanie 1 i weźmiemy sobie drugi qubit, który jest 100% prawdopodobieństwa stanu 1

I nałożymy sobie na te dwa qubity bramkę CNOT, to okaże się, że na wejściu, a w zasadzie po zaaplikowaniu tej bramki, te dwa qubity znajdą się w stanie splątania.

I co ciekawe, jeżeli pierwszy qubit miał prawdopodobieństwo bycia w stanie 0 albo 1, 50 na 50, w dalszym ciągu ma to prawdopodobieństwo, natomiast drugi qubit też ma prawdopodobieństwo bycia w stanie 0 albo 1.

To nie jest tak, że najpierw sobie mierzymy pierwszy qubit, on jest w stanie 0, potem mierzymy drugi, okej, on jest w stanie 1.

Zawsze nasz pomiar to jest pierwszy qubit i drugi qubit w stanie 0 albo pierwszy qubit i drugi qubit w stanie 1.

Na dobrą sprawę po aplikacji takiej bramki w tym przypadku wystarczy zmierzyć jeden qubit, żeby wiedzieć w jakim stanie jest drugi.

Natomiast ważne jest to, że na klasycznym komputerze, żeby wziąć te dwa qubity, rozpisać ich stan kwantowy, a potem rozpisać tą bramkę kwantową,

Bierzemy sobie ten sam przykład, bierzemy trzy qubity i teraz qubit drugi i qubit trzeci są w stanie zero i aplikujemy naszą bramkę CNOT na qubit pierwszy i drugi, a potem na drugi i trzeci.

No to teraz wyobraźcie sobie 10 qubitów.

Im więcej qubitów dodamy, tym większą macierzą, po prostu tablicą z ogromną ilością elementów, musimy to przedstawić.

No niestety tutaj skalują się, czyli każdy kolejny qubit podwaja albo mnoży razy cztery to ile współczynników musimy zapisać, żeby przedstawić ten stan kwantowy.

Przechodząc do krótkiego podsumowania, mam nadzieję, że udało nam się trochę odczarować Quantum Computing i wyobrazić sobie Qubit i do czego może nam się przydać.