За последние пять лет о квантовых компьютерах или вычислителях стали говорить настолько часто, что от этого явления уже нельзя отмахнуться или считать его исключительно игрушкой учёных. Лучше всего этот тезис подтверждает инициатива компании IBM, которая разработала методику определения производительности произвольных квантовых вычислительных систем. Да, да, их необходимо и уже можно пытаться сравнивать.
20-кубитовая система IBM Q System One
Из тех же новостей мы слышим, что в разных лабораториях в тех или иных уголках Земли создаются квантовые компьютеры с определённым числом квантовых битов (кубитов). Где-то с 10-ю, где-то с 20-ю, а где-то с 50-ю. Компания D-Wave Systems вообще ведёт счёт на тысячи кубитов в системе. Чтобы привести сведения о производительности квантовых вычислителей к единому знаменателю, разработчики IBM предложили два года назад методику подсчёта того, что они назвали «квантовым объёмом» (по-англ., Quantum Volume). Согласно этой методике, например, сегодня мощнейшей квантовой вычислительной системой в мире компания IBM считает собственную установку IBM Q System One. Это тот вычислитель, который уже «можно поставить дома».
Иллюстрация к закону Мура
Система IBM Q System One содержит 20 кубитов или квантовых вентилей. Но не все кубиты одинаково полезны, в чём компания открыто признаётся. Не все из них могут быть связаны между собой в полном объёме, как и время согласования может оказаться короче времени на операции между связанными кубитами. Также сказываются ошибки, статистика возникновения которых вводится в формулу расчёта квантового объёма. Попросту говоря, реальная квантовая вычислительная мощность системы может быть меньше заявленной в кубитах. Так, согласно методике IBM подсчёта квантового объёма, система IBM Q System One характеризуется производительность 16 квантовых объёмов. Это в два раза больше, чем в случае предыдущей 20-кубитовой системы IBM Q, квантовый объём которой был равен 8.
Ожидаемый график роста производительности квантовых вычислителей в пересчёте на «квантовый объём» IBM
Начальный период зарождения квантовых компьютеров IBM сравнивает с зарождением и развитием полупроводниковой электроники. Для кремниевых процессоров мерилом темпов развития стал закон Мура. В IBM считают, что рост производительности квантовых вычислителей в терминах квантового объёма будет увеличиваться по сходному сценарию с удвоением каждый год. Во всяком случае, она обещает каждый год удваивать производительность своих квантовых вычислителей.
