Stima delle risorse nel calcolo quantistico
Nel calcolo quantistico la stima delle risorse è la possibilità di comprendere le risorse necessarie per un determinato algoritmo. Le risorse saranno il numero di qubit, il numero di porte quantistiche o il tempo di elaborazione. Le risorse necessarie variano per diversi scenari di calcolo in base al tipo di schema di correzione degli errori e ad altri parametri.
Perché è importante la stima delle risorse?
I computer quantistici sfruttano il potenziale del vantaggio quantistico per risolvere alcuni problemi importanti a livello scientifico e commerciale. Possono offrire prestazioni superiori rispetto a qualsiasi computer classico. Per ottenere un vantaggio quantistico, è necessario disporre di un ambiente di calcolo su larga scala a tolleranza di errore, vale a dire, un computer quantistico in grado di consentire un numero elevato di qubit in sovrapposizione e con una percentuale di errore fisico inferiore a una determinata soglia. Tramite l'applicazione di schemi QEC, le informazioni quantistiche sono protette da errori causati dalla decoerenza e dal rumore quantistico.
Le operazioni quantistiche a livello fisico sono "rumorose". I calcoli lunghi necessari per un vantaggio quantistico pratico richiedono la correzione di errore per ottenere la tolleranza di errore. QEC richiede molto tempo e molto spazio. Richiede un aumento del tempo di esecuzione per un'operazione a livello di algoritmo o a livello logico e un numero aggiuntivo di qubit fisici per archiviare e calcolare le informazioni a livello logico.
La comprensione dell'impatto delle scelte di progettazione dell'architettura e degli schemi QEC per applicazioni specifiche è una sfida importante. Se è necessario rispondere ad alcune domande, ad esempio, quanto grande deve essere un computer quantistico per ottenere un vantaggio quantistico pratico? Quanto tempo richiede il calcolo? Alcune tecnologie qubit sono più adatte rispetto ad altre per risolvere il problema che si vuole risolvere? Quali sono le scelte di architettura migliori negli stack hardware e software per supportare il calcolo quantistico con scalabilità?
La stima del tempo di esecuzione, del numero di qubit e delle altre risorse da usare nei modelli realistici di computer quantistici è il primo passaggio per ridurre questi requisiti di risorsa. La stima delle risorse consente di comprendere le differenze tra le tecnologie qubit in modo da poter preparare e perfezionare le soluzioni quantistiche da eseguire in futuro in computer quantistici con scalabilità.
Di seguito vengono fornite informazioni sullo strumento Azure Quantum che è possibile usare per stimare le risorse di un algoritmo quantistico.