¿Cuántos flops haría una computadora cuántica que procesa 50 qubits por segundo?

La pregunta que se plantea es como preguntar: “Si un estacionamiento puede albergar 50 automóviles, ¿cuántas motocicletas albergaría una autopista de cinco carriles?”

Una computadora Quantum funciona estableciendo los qubits en un estado inicial controlado que representa el problema en cuestión y manipulando esos qubits con una secuencia fija de puertas de lógica cuántica. La secuencia de puertas a aplicar se llama algoritmo cuántico. El cálculo finaliza con una medición, colapsando el sistema de qubits en uno de los estados puros, donde cada qubit es cero o uno, descomponiéndose en un estado clásico. Por lo tanto, el resultado puede ser, como máximo, información clásica. Los algoritmos cuánticos a menudo no son deterministas, ya que proporcionan la solución correcta solo con una cierta probabilidad conocida.

Las extravagantes afirmaciones de Google sobre su computadora cuántica desarrollan su comparación comparando el tiempo neto necesario para resolver un problema completo en comparación con el tiempo que creían que necesitaría una computadora convencional. Hay refutaciones de esta afirmación basadas en la reescritura de su algoritmo de referencia para que una computadora convencional optimice la velocidad. Aun así, el sistema cuántico que estaban utilizando no era una computadora cuántica basada en compuerta, sino más bien un procesador adiabático D-Wave. Utiliza efectos cuánticos, pero solo para una clase de problemas de optimización.

La única medida verdadera de una velocidad de computadora cuántica basada en compuerta sería el tiempo necesario para pasar una palabra q a través de la secuencia de compuertas que terminan en una medición. ISTR informa que esta vez está en nanosegundos. Tener en cuenta los tiempos de carga y configuración, la corrección de errores y otros gastos generales es prematuro ya que la palabra q más grande parece ser de cinco qubits.

Las otras respuestas tienen varios puntos importantes, pero me gustaría señalar otro defecto en la pregunta. Un valor de coma flotante es 32, 64 u 80 bits, dependiendo de la arquitectura de su sistema / elección del coprocesador. Como resultado, 50 qubits solo podían flotar; Como resultado, se pueden realizar muy pocas operaciones significativas de coma flotante. Solo tienes un registro. Y si quieres doble precisión (64 bits), no puedes almacenar un flotante, ¡así que solo tienes 0 FLOPS !

La velocidad de cálculo no lo es todo. Muchas tareas tienen más memoria limitada que velocidad de procesamiento limitada.

Así como hay cosas que una computadora cuántica puede lograr que ninguna computadora convencional realista podría lograr, hay cosas que una computadora convencional puede lograr que ninguna computadora cuántica realista podría lograr. Cualquier cálculo cuántico debe ser reversible, por lo que la lógica condicional (si / luego declaraciones, bucles de longitud variable, etc.) no es factible. Incluso un algoritmo de clasificación simple requiere una cantidad adicional de almacenamiento lo suficientemente grande como para mantener la información necesaria para restaurar el pedido original.

Pero sí, dentro del dominio limitado de problemas que una computadora cuántica puede abordar, en teoría puede hacerlo exponencialmente más rápido que una computadora convencional. Por supuesto, una computadora cuántica capaz de realizar de manera confiable una operación por segundo en cada uno de 50 qubits (en cualquier combinación) tomaría varias veces más bits en su sustrato físico, para permitir la corrección de errores para la decoherencia térmica. Pero di que eso es lo que tenías; En un caso ideal, ¿cuántos petaflops es la computadora más rápida que podría vencer?

Bueno, 2 ^ 10 es aproximadamente 10 ^ 3. Entonces 2 ^ 50 es aproximadamente 10 ^ 15. Kilo, mega, tera, giga, peta. 1 petaflop. Eso no es particularmente impresionante.