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誰もが知っているように、量子アルゴリズムは古典的なアルゴリズムよりも速くスケーリングします（少なくとも特定の問題の場合）。つまり、量子コンピュータは、指定されたサイズを超える入力に対して必要な論理演算の数がはるかに少なくなります。 ただし、論理演算あたりの消費電力に関して、量子コンピューターが通常のコンピューター（今日の通常のPC）と比較してどのように比較されるかはそれほど一般的には議論されていません。（量子コンピューターの主な焦点はデータの計算速度にあるため、これはあまり話題になりませんでしたか？） 量子演算が論理演算ごとに従来の演算よりも多かれ少なかれ電力効率になる理由を誰かが説明できますか？

11 physical-realization  architecture  performance 

DiVincenzoの量子計算の基準は次のとおりです。 よく特徴付けられたキュービットを備えたスケーラブルな物理システム。 キュービットの状態を単純な基準状態に初期化する機能。 長い関連するデコヒーレンス時間。 量子ゲートの「ユニバーサル」セット。 キュービット固有の測定機能。 彼らはD-Wave 2000Qに満足していますか？ これはもともとこの質問の一部でしたが、別の質問になる方が適しています。

10 physical-realization  architecture  d-wave  adiabatic-model  scalability 

「量子ボリューム」と呼ばれる測定基準は、さまざまな量子計算ハードウェアの有用性を何らかの形で比較するために提案されています。大まかに言えば、それはそれが許容する量子計算の最大深さの二乗によってそれらの価値を測定しますが、その値を関連するキュービットの二乗に制限します。この制限は、いくつかのキュービットに向けて最適化することにより、システムの「ゲーム」を未然に防ぎたい場合に正当化されます。1つの参照はhttps://arxiv.org/abs/1710.01022です。 この対策は、ノイズの多い短期の量子コンピューティングデバイスと同じように、より高度な量子コンピューター（量子ゲートの忠実度が高いコンピューター）の実際の品質の進歩を隠してしまうことを懸念しています。問題は、この懸念が正当化されるかどうかです。 私の懸念の背後にある議論は、量子化学計算などの量子コンピューターの潜在的なキラーアプリケーションでは、必要な（潜在的に適度な）キュービット数よりもはるかに大きなゲート深度での計算が必要になるという仮定です。この場合、「量子ボリューム」は、1つの量子コンピューター（特に忠実度が高い）が本質的に無制限の深さを許可するか、最小限のゲート深さのみを達成できるかどうかに関係なく、キュービット数の2乗に制限されます。 「量子体積」の量子ビット数の二乗への制限。私の質問の1つの側面は、次のとおりです。この議論は正しいですか。

10 physical-realization  architecture  quantum-volume 

この質問は、一部は仮説であり、一部は分子ベースの量子デバイスの実験的機能に基づいたシナリオに基づいています。これは、しばしば量子進化を示し、スケーラブルになる可能性がありますが、一般的に詳細に特徴付けることは非常に困難です（a関連するが、ユニークではない例は、単一分子における核スピンキュービットのこの電気的制御に関連する一連の研究です）。 シナリオ：さまざまなブラックボックスがあり、それぞれが情報を処理できるとします。ボックスの量子進化は制御しません。量子回路モデルの言語では、量子ゲートのシーケンスを制御しません。各ブラックボックスは、異なるアルゴリズム、またはより現実的には、いくつかのインコヒーレントな進化を含む、異なる時間依存ハミルトニアンにハードワイヤードされていることを知っています。各ブラックボックスの詳細はわかりません。特に、量子ダイナミクスが量子アルゴリズムの有用な実装を生成するのに十分にコヒーレントであるかどうかはわかりません（ここでは、これを「量子性」と呼びます。これの下限は、「古典的なマップと区別可能」になります）。 。この目標に向けてブラックボックスを使用するには、私たちはそれらに古典的な入力を供給し、古典的な出力を取得する方法しか知りません。ここで、2つのサブシナリオを区別してみましょう。 エンタングルメントを自分で実行することはできません。製品の状態を入力として使用し、出力で単一キュービット測定を行います。ただし、入力準備と測定のベースを選択できます（最低でも、2つの直交ベースの間）。 上記と同様ですが、ベースを選択することはできず、固定された「自然な」ベースで作業する必要があります。 目標：特定のブラックボックスについて、そのダイナミクスの量子性をチェックすること。概念実証として、少なくとも2または3キュビットの場合、理想的にはより大きな入力サイズにも対応します。 質問：このシナリオでは、この目標を達成できる、ベルの不等式の一連の相関テストがありますか？

10 algorithm  architecture  experiment  decoherence 

通常のコンピュータでは、ビットは、強磁性フィルムの特定の領域の磁化の極性やコンデンサの2つのレベルの電荷など、さまざまな2状態デバイスを使用して物理的に表現できます。 しかし、キュビットには、両方の状態を同時に重ね合わせることができるという特性があります。私はこの質問の回答を見てきました。これは、キュービットを表現する方法、または通常のコンピューターを使用してモデル化する方法を説明しています。 それで、実際の物理量子コンピューターでキュービットを表すために何が使用できる（そしてD-Waveのような会社によって使用される）か知りたいのですか？

10 physical-qubit  architecture 

トラップイオン量子コンピューターは、大規模な量子計算を実現するための最も有望なアプローチの1つです。一般的な考え方は、キュービットを各イオンの電子状態にエンコードし、次に電磁力を介してイオンを制御することです。 この文脈で、トラップイオンシステムの実験的実現ではイオンを使用することがよくあります（例：1803.10238を参照）。これは常にそうですか？そうでない場合、他の種類のイオンは何ですか、またはこれらの種類のトラップされたイオンシステムを構築するために使用できますか？トラップされたイオンデバイスを構築するためにイオンを便利に使用する必要がある主な特徴は何ですか？40Ca+40Ca+{}^{40}\!\operatorname{Ca}^+

9 physical-realization  architecture  experiment  ion-trap-quantum-computing 

D-Waveのペガサスアーキテクチャは、キメラアーキテクチャとどう違うのですか？

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コンテキスト：私たちは固体状態にあります。一重項基底状態を持つシステムによる光子吸収の後、システムは1つのスピン一重項励起子のスピン保存分裂を2つのスピン三重項励起子に受けます（コンテキストについては、「アセンおよびヘテロアセン材料のもつれた三重項ペア状態」を参照してください）。これらのスピン三重項ペアは、まだ絡み合っている固体内を伝播します。このすべての操作の量子コンピューティング関連の目標は、2つの飛行キュービットのもつれを、空間で固定され、デコヒーレンス（常磁性イオンの核スピンの低エネルギー励起）からも保護された2つの位置に転送することです。例えば）。 手元の問題（2）と質問：最終的には、2つのトリプレット間の絡み合いが失われ、さらにトリプレットは必然的に一重項基底状態に戻り、光子の形でエネルギーを放出する方法を見つけます。これらのプロセスが振動によってどのように影響を受けるかを計算したいと思います。2つのトリプレットのそれぞれの独立した緩和は、主に局所振動を考慮して計算できると思います。たとえば、ここで採用した手順と同様の手順に従います（分子スピンキュービットと単一分子磁石の緩和における主要な局所振動の決定）。エンタングルメントの損失の計算は、両方のトリプレットのローカル環境を同時に含む非局在化振動モードに必ずしも関連するのでしょうか？

9 architecture  entanglement  decoherence  solid-state 

なぜ今までグローバー検索が3キュービット（データベースのサイズ= 8に対応）までしか実装されていないのかと思っていました。この論文を参照 私が尋ねる理由は、今日私たちははるかに大きなサイズの量子コンピュータを持っているからです。たとえば、IBMが50キュービットを持っているのに対し、Googleは72を発表しました。なぜこれらのコンピューターでより大きなサイズのGroverアルゴリズムを実行できないのですか？（理論的な問題に基づく）私の推測の一部は次のとおりです。 回路アーキテクチャの制限：おそらく、ゲートセットと、これらのコンピューターによって提供される回路の基礎となるアーキテクチャが制限を課します。 エラー修正：エラーを修正するには追加のキュービットが必要です。 現在Grover検索の使用を制限している実用的/物理的な問題があるかどうか知りたいのですが。

9 architecture  physical-realization  grovers-algorithm  ibm 

ストアドプログラミングコンピュータモデルとは、中央メモリを使用して、命令と操作対象のデータの両方を格納するモデルです。基本的に、フォンノイマンアーキテクチャに従う今日のすべての古典的なコンピューターは、ストアドプログラミングモデルを使用しています。プログラムの実行中、CPUはRAMから命令またはデータを読み取り、命令レジスタ（IR）やその他の汎用レジスタなどのさまざまなレジスタに配置します。 私の質問は、そのような保存されたプログラミングモデルが量子コンピューターに適用できるかどうかです。なぜなら、複製しない定理のため、任意の量子状態を複製することは不可能だからです。 これは、メモリレジスタに格納されたいくつかの状態のキュービットがある場合、クローンなしの定理が原因で、Quantum Computerプロセッサはそれらのキュービットをメモリから一部の内部レジスタに読み取ったりコピーしたりできないことを意味します。

8 architecture  classical-computing  quantum-memory 

C10k問題は、名前（C10k）を同時に1万接続を処理するためのヌメロニムある古典コンピューティングの問題です。 10,000のクライアントを同時に処理する量子ネットワークをどのように構築できますか？

8 algorithm  architecture  many-body-systems  quantum-networks  communication 

D-Waveは、コンピューターでa -Chimera構造化グラフを使用します。ユニットセルのグリッドを意味します。各ユニットセルは、ノード（両側に）の完全な2部グラフで構成され、とも呼ばれます。(n,k=4)(n,k=4)(n,k=4)n×nn×nn\times n2k=82k=82k=8444K4,4K4,4K_{4,4} なぜD-Waveは選択したのですか？与えられた議論は、この非平面構造は多くの興味深い問題の埋め込みを可能にするということです。ただし、も非平面グラフです。それでは、なぜ選択しないのですか？さらに、を増やすことは、問題のキュービット数を増やす最も簡単な方法の1つとして私には思えます。それでは、なぜ使用しないのですか？k=4k=4k=4K3,3K3,3K_{3,3}k=3k=3k=3kkkk=5,6,…k=5,6,…k=5,6,\dots

8 architecture  d-wave  chimera 

トーリックコードハミルトニアンは次のとおりです。 Σバツ、y（ΠI ∈ P （X 、Y）Z私はxy+ ∏I ∈ V （ X 、Y）バツ私はx y）、Σバツ、y（Π私∈p（バツ、y）Z私バツy+Π私∈v（バツ、y）バツ私バツy）、\sum_{x,y}\left( \prod_{i\in p(x,y)} Z_{ixy} + \prod_{i\in v(x,y)} X_{ixy} \right), ここで、とはこの図に従って定義されています（WikipediaへのJames Wootonの貢献による）：pvvvppp 現時点では、無限の2Dラティスがあります。 のy → ± ∞x → ± ∞バツ→±∞x\rightarrow \pm \infty y→ ± ∞y→±∞y\rightarrow \pm \infty。 しかし、次のような周期的な境界条件を設定した場合（そして、これについて間違っている場合は質問を自由に編集してください）： p （x + 10 、y）= p （x 、y）p（バツ+10、y）=p（バツ、y）p(x+10,y)=p(x,y) v （x 、y+ …

8 architecture  fault-tolerance  topological-quantum-computing  anyons  toric-code 

単純な形で、ベルの定理は次のように述べています： 局所的な隠し変数の物理理論では、量子力学のすべての予測を再現することはできません。 ベルは一連の不等式を開発し、特定の実験例を提供して、局所的な隠れた変数に依存する理論の予測と量子力学の予測を区別しました。そのため、ベルテストの不等式実験は、量子力学において根本的な関心事です。ただし、物事を適切に実行したい場合は、ベルテストを実行しようとするすべての実験に影響するさまざまな抜け穴があることがわかります。 。汎用の量子コンピューターまたはそのネットワークを使用した結果の1つは、洗練された量子実験を日常的に実行できるようになることです。 質問：これまでに行われた最良の実現と同じぐらい抜け穴のないベルテストを実装できるようにするために、汎用量子コンピューター（ネットワーク）を満たすためにどのような要件がありますか？ 明確にするために：理想的には、最良の答えは、量子コンピューティングアプローチを採用し、エンジニアリングに近い詳細、または少なくともアーキテクチャに近いものを含むことです。たとえば、実験を単純な量子回路として記述すると、現在のアーキテクチャの1つを選択でき、そこから、さまざまな量子ゲート/測定の必要な時間と必要な物理的アーキテクチャの現実的な大きさの見積もりを行うことができます。異なるキュービット間の距離。 [1] @kludgがコメントしたように、「理想的な実験はないため、まったく抜け穴がないと言えます。」を参照してください。視点：アインシュタインとボーアの量子論争の扉を閉じる

8 quantum-information  architecture  non-locality  bell-experiment 

ShorのアルゴリズムのWikipediaページには、Shorのアルゴリズムは現在、RSAサイズの数値を因数分解するために使用することは不可能であると記載されています。最近の量子コンピューターは、このノイズによる計算への干渉をどのように防止しますか？彼らはそれをまったく防ぐことができますか？

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