3. Wskaźniki wydajności

Systematyczne testowanie porównawcze pozwala na obiektywne porównanie różnych platform i śledzenie postępu.

Metryki dla układów fotonicznych

Kompleksowa ocena wymaga wielu metryk ujmujących różne aspekty wydajności.

Objętość kwantowa adaptowana dla fotonów: uwzględnia liczbę kubitów, łączność, głębokość obwodów i wierność, modyfikacje dla probabilistycznych bramek, typowe wartości: od 8 do 32 dla obecnych układów.

Metryki specyficzne dla platform:

• szybkość generacji fotonów i wydajność,
• nierozróżnialność (widoczność HOM),
• współczynniki strat na komponent i całkowite,
• wydajność detekcji i rozdzielczość czasowa.

Wskaźniki specyficzne dla zastosowań:

• czas do rozwiązania dla konkretnych problemów,
• porównanie z klasycznymi algorytmami,
• wymagania zasobowe (fotony, bramki, czas).

Metryki skalowania:

• jak wydajność zmienia się z rozmiarem problemu,
• narzut korekcji błędów,
• praktyczne limity dla obecnej technologii.

Porównanie platform

Systematyczne porównanie różnych podejść do fotonicznych obliczeń.

Zmienne dyskretne wobec ciągłych: zmienne dyskretne oferują lepszą wierność pojedynczej operacji ale trudniejsze źródła, zmienne ciągłe mają łatwiejsze skalowanie źródeł ale większe wyzwania w operacjach niegaussowskich.

Układy zintegrowane wobec objętościowych: zintegrowane zapewniają stabilność, skalowalność i produkcję masową, objętościowe oferują elastyczność, łatwiejszy dostęp do komponentów i lepsze parametry pojedynczych elementów.

Temperatura pokojowa wobec kriogenicznej: temperatura pokojowa oznacza prostsze układy i niższy koszt operacyjny, kriogeniczne zapewniają lepsze detektory, niektóre źródła i możliwość łączenia z innymi platformami.

Porównanie z innymi platformami kwantowymi: fotony oferują mobilność wobec kontroli jonów, komunikację wobec obliczeń nadprzewodzących, miejsce w heterogenicznych układach kwantowych.

Plany technologiczne

Projekcje rozwoju bazujące na obecnych trendach i zidentyfikowanych wąskich gardłach.

Krótkoterminowe cele (2025-2027):

• procesory 100+ kubitów z użyteczną łącznością,
• współczynniki błędów poniżej progów dla wybranych kodów,
• demonstracje praktycznej przewagi kwantowej,
• komercjalizacja niszowych zastosowań.

Średnioterminowe (2028-2032):

• logiczne kubity odporne na błędy (od 10 do 100),
• sieci kwantowe obejmujące kontynenty,
• rutynowe przewagi dla specyficznych zastosowań,
• integracja z klasyczną infrastrukturą HPC.

Długoterminowe wizje (2033+):

• wielkoskalowe komputery odporne na błędy (1000+ logicznych kubitów),
• globalny internet kwantowy,
• transformacyjne zastosowania w nauce/przemyśle,
• nowe paradygmaty obliczeniowe.

Kluczowe technologie umożliwiające:

• deterministyczne źródła pojedynczych fotonów,
• ultra-niskostratna fotonika zintegrowana (<0,01 dB/cm),
• detektory o niemal jednostkowej wydajności,
• skalowalne pamięci kwantowe.

Główne wyzwania do przezwyciężenia:

• narzut korekcji błędów,
• integracja heterogenicznych komponentów,
• rozwój użytecznych algorytmów,
• redukcja kosztów i złożoności.