Прорыв в области квантовых вычислений! Или подрыв, или разрыв (пятничное)

Все мужики – сволочи!

Особенно алик арх (Alex Arx). Какие он клеточки рисовал! Какие песни пел про кубиты и суперпозиции! Я, наивная, совсем уж решила довериться этому мужчине, чтобы он мне рассказал про разложение числа 15 на восьми кубитах квантовым алгоритмом шора!

Щас! Алик слинял в закат.

Пришлось как всегда все делать самой. Накачала умных книжек. Установила питон с квантовой примочкой. Набираю команды из примеров, получаю разные циферки – разбираюсь.

Однако! Читаю разные умные книжки, радуюсь нашему светлому квантокомпьютерному будущему. И тут во всех книжках кое-где проскакивают прямо крамольные мысли! И вдруг получается, что то, что видится вовсе не то, что кажется. И даже как-то наоборот! А если приглядеться, то и вовсе это другое.

Надергала фрагментов текстов из умных книжек( в скобках мои непричесанные мысли).

==В. М. Соловьев. Квантовые компьютеры и квантовые алгоритмы. Ч. 2. Квантовые алгоритмы Изв. Сарат. ун-та.. 2016. Т. 16, вып. 1 ==

В общем виде квантовая схема — это только основа для построения квантового алгоритма, которая позволяет решать на квантовом компьютере произвольную вычислительную задачу. Разработка же квантового алгоритма — это дело творческое и нетривиальное, где кроме необходимых знаний и таланта не малую роль играет интуиция. В настоящее время большинство разработанных квантовых алгоритмов (рис. 4) создаются на нескольких базовых, которые именно так и были найдены

(как 40 лет назад объявили 4 или 5 квантовых алгоритмов, так до сих пор во всех книжках их в пример и приводят)

. Из этого принципа вытекает следующее — квантовые вычисления структурно избыточны.

Следовательно, в процессе работы квантового алгоритма будут накапливаться «мусорные» данные, которые нужно удалять, но при этом вычисления станут необратимыми и будет выделяться тепло, что повысит декогеренцию. Однако можно создать реверсивную схему и минимизировать накопление мусора за счет специаль-но разработанных методов уничтожения «мусора» [7]. Обычно они собирают все неиспользованные выходы и преобразуют их специальным образом так, чтобы они использовались (например, для вы-числения обратной функции), а весь процесс вычислений и его квантовая схема были полностью реверсивными. В этом случае за экспоненциальное ускорение решения некоторых задач, которое даёт модель квантовых вычислений, придётся заплатить экспоненциальным увеличением размера памяти.

( тут без комментариев)

=== Сара Кайзер и Кристофер Гранад  Изучаем квантовые вычисления на Python и Q# ===

2021 г

Google недавно использовали Q# и Python для повышения стоимости, необходимой для имплементирования шага модульного умножения алгоритма Шора, что помогло им оценить, что для атаки разумных экземпляров RSA с использованием современных квантовых алгоритмов потребуется 20 миллионов кубитов.

(Скока-скока?!!!  Сдается мне, что похороны rsa откладываются.)

=== Крис Бернхард Квантовые вычисления для настоящих айтишников===

2020 г

Обе проблемы, связанные с реализацией оракула и наличием структуры в наборе данных, обоснованы и показывают, что в большинстве случаев алгоритм Гровера не имеет практического применения для поиска в базе данных. Но в некоторых ситуациях наличие структуры в данных делает возможным создание оракула, действующего с высокой эффективностью. В таких ситуациях алгоритм может обогнать классические алгоритмы. Ответ на вопрос о возможности добиться большего успеха уже был дан.

( нафиг никому не нужен, но в некоторых случаях, может быть, как-нибудь…)

=== С.С.Андреев, С.А.Дбар, Ю.А.Климов, А.О.Лацис, Е.А.Плоткина

Квантовая модель вычислений глазами классического программиста ===

2018 г

Как мы видим, квантовый компьютер представляет собой устройство с довольно простым управлением. Настолько простым, что в роли самодостаточной вычислительной системы его представить себе трудно.

Действительно, квантовый компьютер принципиально мыслится как сопроцессор при компьютере классическом.

Квантовый алгоритм (пишется без кавычек, поскольку это — именно алгоритм, в классическом значении этого слова) выполняется на классическом компьютере, используя квантовый вычислитель для реализации отдельных элементарных шагов.

Возможности квантового компьютера очевидным образом ограничены числом кубитов, из которых складывается его квантовый регистр. Но ведь квантовый регистр — это, по аналогии с классическим компьютером, "память данных". Где же тогда "память программ"? В ней должна храниться квантовая схема, и этой памяти, как и любой другой, наверняка присущи какие-то ограничения. На уровне сформулированной нами в этой работе квантовой модели вычислений этого не видно совсем. О квантовой схеме принято говорить, что она может реализовать любое унитарное преобразование, а вообще-то про ее представление и хранение мало что известно [3]. Все сказанное в этом разделе, тем не менее, ясно показывает, что многое не только из самого квантового алгоритма, но и из того, что в классическом случае имело бы форму исходных данных, может быть "зашито" в квантовую схему. В связи с этим возникают совершенно естественные вопросы, например: - каков объем памяти, хранящей квантовую схему (слово "память" здесь,

конечно, понимается в максимально широком смысле)?

 как быстро эта "память" записывается? Надежна ли она, или же подвержена какой-нибудь порче, вроде декогеренции?

- какие тут вообще имеются ограничения, которые, возможно, даже не приходят нам в голову, но которые, тем не менее, важны?

=== Владимир Силва Разработка с использованием квантовых компьютеров ===

2020 г

При N = 21 скрипт выдает набор весьма полезных статистических данных,

таких как:

количество задействованных кубитов. При N = 21 нужно пять кубитов, тогда общее количество кубитов 2 · 5 + 3 = 13;

общее количество использованных вентилей по типам. В данном случае с двойным управлением CCR = 1467, CR = 7180, CSwap = 50, CX = 200, R = 608, X = 206 и т. д. до общего количества 12 646 квантовых вентилей.

( это алгоритм шора для числа 21. Боюсь представить сколько этих вентилей понадобится хотя бы для числа 899)

=== Мерседес Химено-Сеговиа, Ник Хэрриган, Эрик Джонстон

Программирование квантовых компьютеров. Базовые алгоритмы и примеры кода ===

2021 г

В этой главе представлена упрощенная версия алгоритма, который обычно бывает очень сложным. В нашей версии алгоритма Шора ряд аспектов был упрощен ради простоты изложения материала, хотя и за счет общности. Не углубляясь в подробности, в этом разделе кратко упоминаются некоторые необходимые упрощения. Дополнительную информацию также можно найти в коде, доступном в интернете.

Рассмотренная реализация раскладывает на простые множители многие числа, но в ряде случаев возвращает нежелательные результаты. Например, при попытке разложить на простые множители число 407 вы получите [407, 1]. Хотя формально этот результат правилен, вы бы наверняка предпочли нетривиальные множители 407, то есть [37, 11].

Проблема решается заменой coprime=2 другим простым числом, хотя квантовые операции, требуемые для выполнения возведения в степень числа, отличного от 2, выходят за рамки книги. Выбор coprime=2 — полезное упрощение для демонстрационных целей.

( то есть приводится в качестве примера неработоспособный алгоритм, то есть не совсем работоспособный, в смысле работоспособный но не всегда)

В настоящий момент наблюдаем как кипеж насчет квантовых компьютеров плавно перетекает в кипеж по поводу ИИ.

И с новым годом всех-всех! И да здравствуют все желающие!