量子计算

概览

一个量子计算机代表了以qubits为单位的信息,其状态可以包含一致的组合基础值. 量子门会改变关节状态,从而在测量产生古典结果之前使概率振幅干扰.

技术基础

量子计算代表了维度2到功率n的复杂矢数空间中的正方位寄存器,但算法只能通过允许操作和测量来访问该状态. 单相门产生干扰模式,而缠绕的大门会产生独立克比特无法找到的相关. 电路复杂度计算出闸口号码,深度和连接性等数;而实用资源估计还包括状态准备与读取. 量子速度起自问题结构,如相位估计、振幅放大和期入发现等;而不是从评价每一个古典答案并同时阅读。

如何运作

算法旨在扩展有用的结果或估计经典难以访问的属性. 物理上的实施包括超导电路,被困离子等中性原子相接体的光和自旋. 错误校正将逻辑信息编码到许多不完美的物理方位上.

衡量和研究方法

硬件的特点是通过放松和去除时间、门与测量忠诚度,交叉交谈以及计算子空间外出泄漏。 随机基准估计平均误差,而制图和周期指标则提供更丰富但费用更高的诊断。 有用的比较包括总运行时间,成功概率和经典预处理方式等内容而不只是qubit计数. 出错缓解在没有完全过差分可容忍的情况下推断或取消噪音,而量子错误纠正则反复测量综合症以检测断层同时保存逻辑信息. 表面码阈值仍需要大型物理克特的起浮和快速古典解碼.

二. 主要想法

• qubit 不在被测量时显示所有振幅;计量返回有限的经典数据.
• 量子优势是针对特定问题,而不是普遍加速.
• 实用的容错机器要求误差率低于严格的阈值并需要大量的间接费用。

目前的研究领域

近期的研究测试是模拟仿真器还是专用电路,产生超出古典方法的科学有用的结果. 容错地道可以优化魔法状态生产,逻辑门合成和建筑特有连接. 量子网络引入了分布式缠绕和模块化处理器,而盲目可核查的计算则能解决信任. 声称有优势需要对照执行类似任务的强有力的古典算法制定透明的基准。 公开的挑战包括:相干噪音、可伸缩低温或光学控制,制造能力以及化学资源估计值;优化和密码分析(其中包括精确度取出成本)、数据加载率及误差校正费用。

为什么它很重要

有前途的应用包括量子系统模拟,所选优化和代数任务以及新的密码学能力. 现场还推动控制、低温和精确度测量方面的进展。

限制和未决问题

目前的处理器很吵,规模有限. 必须通过仔细的资源估计和公平基准,确定拟议应用是否超过最佳的经典方法。