• 量子體積

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    量子體積

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    量子體積是一個衡量量子計算機能力和錯誤率的指標。它表示計算機可以成功實現的方形量子電路的xxx尺寸。電路的形式與量子計算機架構無關,但編譯器可以對其進行轉換和優化,以利用計算機的特性。因此,不同架構的量子量可以被比較。2020年,最高實現的量子體積(按§IBM修改后的定義)從IBM的計算機Raleigh的32上升到霍尼韋爾的H1的128,即尺寸達7×7的量子電路已經成功實現。此后,截至2022年9月,Quantinuum的H1-1離子阱量子計算機的最高量子體積記錄已上升到8192(13×13)。

    量子體積的引言

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    量子計算機是很難比較的。量子體積是一個單一的數字,旨在顯示全方位性能。它是一種測量而不是計算,并考慮到了量子計算機的幾個特征,首先是它的量子比特的數量,其他的測量方法是門和測量誤差,串擾和連接。IBM引入了量子體積指標,因為經典計算機的晶體管數量和量子計算機的量子比特數量是不一樣的。量子比特的解聚會導致性能的損失,因此作為性能指標,幾個容錯的比特比大量有噪聲、易出錯的量子比特更有價值。一般來說,量子體積越大,量子計算機能解決的問題就越復雜

    量子體積

    量子體積的定義

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    量子計算機的量子體積是由NikolajMoll等人定義的,它取決于量子比特的數量N以及可執行的步驟數量,電路深度d被定義為一個雙比特門的平均錯誤率。如果物理雙比特門不具有全對全的連接性,可能需要額外的SWAP門來實現任意的雙比特門,并且是物理雙比特門的錯誤率。如果有更復雜的硬件門,如三量子比特的Toffoli門,就有可能當加入更多具有相同有效誤差率的量子比特時,允許的電路深度就會下降。因此,在這些定義下,只要,如果加入更多的量子比特,量子體積就會下降。要運行一個算法,只需要qubits的機器,選擇一個具有良好連接性的qubits子集可能是有益的。對于這種情況,Moll等人給出了量子體積的精煉定義。其中xxx值是在任意選擇的n個量子比特上取的。

    IBM修改后的定義

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    IBM的研究人員將量子體積的定義修改為電路大小的指數,指出它對應于在經典計算機上模擬電路的復雜性。

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    1. 量子體積
    2. 量子體積的引言
    3. 量子體積的定義
    4. IBM修改后的定義

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