Що є аргументом того, що практичні квантові комп'ютери неможливо побудувати?

Відповідь на інше питання згадує це

Є аргументи, які говорять про те, що подібні машини ["квантові машини Тюрінга"] навіть не можуть бути побудовані ...

Я не впевнений, що повністю розумію проблему, тому, можливо, я не задаю правильного питання, але ось що я міг би зібрати.

Слайди представлені на лекції (з 2013 року) професора Гіла Калай (Єврейський університет Єрусалиму та Єльський університет). Я дивився більшу частину лекції, і, схоже, його твердження полягає в тому, що існує бар'єр для створення квантових комп'ютерів, стійких до відмов (FTCQ), і цей бар'єр, ймовірно, лежить навколо створення логічних кубітів з фізичних компонентів. (часова марка 26:20):

Здається, що причина такого бар’єру пов’язана з проблемою шуму та виправлення помилок. І хоча сучасне дослідження враховує шум, воно не робить це належним чином (це я не розумію).

Я знаю, що багато людей (наприклад, Скотт Аронсон) скептично ставляться до цього твердження про неможливість, але я просто намагаюся краще зрозуміти аргумент:

Яка причина припускати, що практичні квантові комп’ютери не можуть бути побудовані (як це представив професор Гіл Калай, а щось змінилося з 2013 року)?

Якщо ви маєте намір зрозуміти аргументи Гіла Калай, я рекомендую наступну його публікацію в блозі: Мій аргумент проти квантових комп’ютерів: Інтерв'ю з Катією Москвич у журналі Quanta (та посилання на них).

На добру міру я б також кинув у вічний рух 21 століття? (особливо коментарі). Ви також можете побачити основні моменти в « Моїй квантовій дебаті з Арамом Бороною»: часова шкала, нетехнічні моменти та флешбеки I та мій квантовий дебат з Aram II . Нарешті, якщо ви ще цього не зробили, перегляньте, як Скот Ааронсон, чи Бог грає в кубики, я .

По-перше, короткий підсумок погляду Калай із статті про його повідомлення (див. Також "Квантова комп'ютерна головоломка @ повідомлення АМС" ):

Розуміння квантових комп'ютерів за наявності шуму вимагає врахування поведінки в різних масштабах. У малому масштабі підходять стандартні моделі шуму з середини 90-х, а описані ними квантові еволюції та стани виявляють обчислювальну потужність дуже низького рівня. Ця дрібномасштабна поведінка має далекосяжні наслідки для поведінки галасливих квантових систем при великих масштабах. З одного боку, це не дозволяє досягти вихідних точок для квантової відмовки та квантової переваги, що робить їх обома неможливими у всіх масштабах. З іншого боку, це призводить до нових неявних способів моделювання шуму на великих масштабах та до різних прогнозів поведінки галасливих квантових систем.

По-друге, останнім аргументом, чому він вважає можливим класичне виправлення помилок, але квантове виправлення помилок - ні.

На відміну від механізму повторення / більшості, який підтримується дуже примітивною обчислювальною потужністю, створення квантового коду виправлення помилок і більш легкого завдання демонстрації квантової переваги, можливо, не будуть досягнуті пристроями, що мають низький рівень за рівнем обчислювальної складності.

(У вищезгаданій розмові з Арамом Харроу вказується, що якби безпосередньо взяти початкові аргументи Калай, то навіть класичне виправлення помилок було б неможливим.)

У публікації Калай продовжує стверджувати, що примітивний квантовий комп'ютер не міг би виправити помилки.

З: Але чому ви не можете просто створити достатньо хороших кубітів, щоб дозволити універсальні квантові схеми з 50 кубітами?

A: Це дозволить дуже примітивним пристроям (з точки зору асимптотичної поведінки обчислювальної складності) виконувати вищі обчислення.

Калай також прочитав лекцію ( YouTube ) про те, чому топологічні квантові обчислення не працюватимуть.

Питання: "Яка причина припускати, що практичні квантові комп'ютери не можуть бути побудовані ( як це представив професор Гіл Калай , і щось змінилося з 2013 року)?".

В інтерв'ю під назвою " Вічний рух 21 століття? " Професор Калай зазначає:

"Для квантових систем існують спеціальні перешкоди, такі як неможливість зробити точні копії квантових станів загалом. Тим не менш, значна частина теорії виправлення помилок перенесена, і відома порогова теорема показує, що квантові обчислення стійкі до відмов (FTQC) можливо, якщо виконуються певні умови. Найбільш підкреслена умова встановлює поріг абсолютної швидкості помилок, одна з яких ще на порядок суворіша, ніж досягає поточна технологія, але доступна. Одне питання, порушене тут, полягає в тому, чи помилки мають достатню незалежність для роботи цих схем, або кореляції, обмежені тим, з чим вони можуть працювати. "

У більш ранньому документі під назвою " Квантові комп’ютери: розповсюдження шуму та змагальні моделі шуму " він зазначає:

Сторінка 2: "Доцільність обчислювально вищих квантових комп'ютерів є однією з найбільш захоплюючих наукових проблем сучасності. Основне питання щодо квантово-комп'ютерної доцільності полягає в тому, що квантові системи по суті є галасливими. Теорія квантової корекції помилок і квантостійкий квант. обчислення (FTQC) надає сильну підтримку можливості побудови квантових комп’ютерів. У цій роботі ми розглянемо змагальні моделі змагальності, які можуть провести квантове обчислення. У цій роботі представлена ​​критика квантової корекції помилок та скептицизму щодо доцільності квантових комп'ютерів. "

Сторінка 19: "Отже, головне питання полягає в розумінні та описі свіжих (або нескінченно малих) шумових операцій. Супротивні моделі, які ми розглянемо тут, слід розглядати як моделі для свіжого шуму. Але поведінка накопичувальних помилок у квантових схемах, які дозволяють поширювати помилки є свого роду «рольовою моделлю» для наших моделей свіжого шуму.

Загальна картина FTQC стверджує:

• Толерантність до помилок спрацює, якщо нам вдасться знизити кількість помилок у нових воротах / кубітах до визначеного порогу. У цьому випадку поширення помилок буде придушено.

Ми пропонуємо:

• Толерантність до помилок не буде працювати, оскільки загальна помилка буде вести себе як накопичені помилки для стандартного поширення помилок (для схем, які дозволяють поширювати помилки), хоча не обов'язково через поширення помилок.

Тому для відповідного моделювання галасливих квантових комп'ютерів свіжі помилки повинні поводитись як накопичені помилки для стандартного поширення помилок (для схем, що дозволяють поширювати помилки).

(Як результат, врешті-решт ми не зможемо уникнути поширення помилок.) ".

Сторінка 23: "Концепція B: У будь-якому галасливому квантовому комп'ютері в сильно заплутаному стані буде сильний ефект синхронізації помилок.

Ми повинні неофіційно пояснювати вже на цьому етапі, чому ці здогадки, якщо вони правдиві, завдають шкоди. Почнемо з поняття B. Стани квантових комп'ютерів, які застосовують коди для виправлення помилок, необхідні для FTQC, сильно заплутані (за будь-яким формальним визначенням "високого заплутування"). Концепція B означатиме, що на кожному комп'ютерному циклі існує невелика, але істотна ймовірність того, що кількість несправних кубітів буде значно більшою за порогову. Це на відміну від стандартних припущень, що ймовірність того, що кількість несправних кубітів набагато більша за поріг, зменшується експоненціально з кількістю кубітів. Мало невеликої, але суттєвої ймовірності несправності великої кількості кубітів достатньо для виходу з ладу квантових кодів виправлення помилок. "

Дивіться також його статтю: " Як провалюються квантові комп'ютери: квантові коди, кореляції у фізичних системах та накопичення шуму ".

Багато людей розходяться, і багато чого змінилося, дивіться цю сторінку Вікіпедії: " Квантова теорема порогу " або цей документ " Експериментальні квантові обчислення на топологічно закодованому кубіті ", є навіть цей документ про квантову метрологію, де автори стверджують, що: "Використання узгодженості та заплутаності як метрологічних квантових ресурсів дозволяє підвищити точність вимірювання від межі пострілу або кванту до межі Гейзенберга ". у своїй роботі: " Квантова метрологія з трансконтомним кутритом ", використовуючи додаткові розміри.

Я не можу коментувати специфіку його аргументів, тому що не претендую на те, щоб їх зрозуміти повною мірою. Але загалом ми маємо задаватися питанням, чи буде квантова механіка продовжувати діяти для багатьох кубітних систем і станів, які знаходяться в глибині простору Гільберта.

Фізика - це спостереження за природою, побудова теорій, підтвердження теорій, а потім пошук місця, де вони руйнуються. Потім цикл починається знову.

У нас ніколи не було квантових систем настільки чистих, добре контрольованих і великих, як поточні квантові процесори. Пристрої, здатні зняти «зверхність», ще більше виходять за межі нашого сучасного експериментального досвіду. Тож справедливо цікавитись, чи може цей непробований куточок QM бути там, де він усе ламається. Можливо, з’являться нові «постквантові» ефекти, які ефективно виступають як нерегульовані форми шуму.

Звичайно, більшість з нас не думає, що це буде. І ми сподіваємось, що цього не буде, або не буде квантових комп'ютерів. Тим не менш, ми повинні бути відкритими до можливості помилитися.

І меншість, яка вважає, що квантові обчислення зазнають невдачі, повинна також бути відкритою до думки, що вони помиляються. Сподіваємось, вони не виявляться новим брендом "Зловмисників порушення".