Como uma rede quântica pode ser construída para lidar com 10.000 clientes simultaneamente?

O Problema C10k é um problema de computação clássico cujo nome (C10k) é um numerônimo para manipular simultaneamente dez mil conexões.

Como uma rede quântica pode ser construída para lidar com 10.000 clientes simultaneamente?

Nos comentários à minha resposta, o OP escreveu:

No caso do portão universal, você declarou que os maiores sistemas são <100. Como poderia chegar a 10k?

Bem, eu tenho boas notícias para você. Há quatro dias, a D-Wave anunciou na conferência AQC que agora eles podem fazer o acoplamento YY:

Aqui você pode ver o circuito supercondutor que fornece o acoplamento ZZ e YY ao mesmo tempo:

Não posso mostrar mais sobre a apresentação "prévia", mas espero que eles publiquem algo muito em breve.

Por que o acoplamento YY é significativo? Isso ocorre porque, em 2007, Jacob Biamonte e Peter Love, da D-Wave, provaram que XX + ZZ é suficiente para o cálculo quântico universal. XX e YY são equivalentes a uma rotação; portanto, eles poderiam facilmente dizer que YY + ZZ é universal.

Agora que a D-Wave projetou um conjunto universal de acopladores, deve ser possível ter um computador quântico universal de 10.000 qubits quando eles se estendem a 1250 unidades de células (desde 8 x 1250 = 10.000, veja minha primeira resposta).

Sinto muito por ainda não haver referências na literatura para isso, mas a imagem conta toda a história e tenho medo de que até a D-Wave publique alguma coisa, essa seja a "fonte" para a informação. Isto é como você pode citar esta resposta.

A habilitação de soquetes de rede para lidar com 10 mil clientes ao mesmo tempo com mais de 1 gigabit por segundo Ethernet (o problema C10k) é diferente de criar um computador quântico que possa lidar com 10 mil qubits simultaneamente. Lembre-se de que 10k bits são apenas 1,25kB, o que não é suficiente para armazenar um sistema operacional típico.

Se você deseja considerar cada qubit como um "cliente" em alguma generalização do problema C10k, a resposta à sua pergunta depende se você precisa ou não de um portão universal definido para ser aplicável entre cada uma das conexões de 10.000 qubit. Nesse caso, os maiores computadores quânticos com um conjunto de portas universais são a máquina de 50 qubit pela IBM e a máquina de 72 qubit pelo Google (que foi anunciado, mas ainda não foi mostrado ao público).

Você menciona o D-Wave, que produz recozimentos quânticos não universais. Se cada qubit é considerado um "cliente", é verdade que o D-Wave 2000Q possui 2048 qubits, mas nem todos eles podem ser conectados a qualquer outro qubit. Este é o gráfico de conectividade para uma máquina D-Wave típica. Observe que cada qubit só pode ser conectado a no máximo 6 outros qubits. Para obter 10.000 qubits nesse arranjo, você só precisa criar mais dessas "células unitárias" de 8 qubits cada. O que é retratado aqui é o D-Wave One, que possui 16 unidades de células de 8 qubits cada (8 x 16 = 128 qubits totais). O D-Wave Two tinha 64 unidades de células de 8 qubits cada (8 x 64 = 512 qubits). O D-Wave 2X tinha 132 células unitárias (8 x 144 = 1152 qubits totais) e o D-Wave 2000Q possui 256 células unitárias (8 x 256 = 2048 qubits totais).

Para 10.000 qubits, você só precisa de 1250 unidades de células (8 x 1250 = 10.000). Depois desse ponto, o D-Wave diz que seria necessário um redesenho, talvez no tamanho das células unitárias, passando de 2D para 3D, ou na própria física.