量子计算机每秒可以执行多少次操作？

我想知道对于量子计算机来说什么时间复杂度被认为是有效/无效的。为此，我需要知道一台量子计算机每秒可以执行多少次操作。谁能告诉我如何计算它以及它所依赖的因素（实现细节或量子位数量等）？

由于目前尚无标准实现方案，因此无法对通用量子芯片进行估算。

但是，可以通过在线提供的信息来估算特定量子芯片的数量。我找到了有关IBM Q芯片的信息，所以这是IBM Q 5 Tenerife芯片的答案。在该链接中，您会找到有关芯片的信息，但与时序无关。您需要访问芯片的版本日志（通过IBM Q 5 Tenerife芯片页面上给出的链接）。在此版本日志中，转到“门规范”部分，您将获得以下信息（下面有更多说明）：

1. “ GD”的时间，在上面的链接中为60ns。
2. 多次“ GF”（下面的计算需要200ns）。
3. “缓冲时间”，在上面的链接中为10ns。

但是“ GD”，“ GF”或“缓冲时间”代表什么？它们是基本的物理操作，即将在物理量子位上执行的操作。这些物理操作然后用于实现一些基本的量子门。您可以在IBM Q 5 Tenerife芯片页面上根据这些物理操作找到IBM Q后端的4个基本量子门的分解。我复制了下图。

除“ GD”和“ GF”外，还有一个物理“ FC”操作，该操作未出现在计时中。这是因为此“ FC”操作仅“改变了后续脉冲的帧”（引用了QISKit Slack上的一次谈话的Jay Gambeta），因此“ FC”操作的成本（应用时间）为0。

“缓冲时间”只是每个物理操作应用程序之间的暂停时间。

因此，最后我们可以计算在此特定后端上应用每个基本门所需的时间：

1. U1：0ns
2. U2：70ns = 0ns + 60ns + 10ns（缓冲区）+ 0ns
3. U3：140ns = 0ns + 60ns + 10ns（缓冲）+ 0ns + 60ns + 10ns（缓冲）+ 0ns
4. CX：560ns = 0ns + 60ns + 10ns（缓冲）+ 200ns + 10ns（缓冲）+ 60ns + 10ns（缓冲）+ 200ns + 10ns（缓冲）

根据这些时间，您可以推断出ibmqx4后端每秒可以执行的操作数。

以每个操作200ns作为操作平均时间的粗略估算，最终您将获得每秒5000000次操作。

您可以在qiskit-backend-information GitHub存储库中找到其他后端的数据。

物理操作和逻辑操作之间存在重要区别。

对同样不完美的量子位执行的物理操作会稍有缺陷。可以执行这些操作的速率取决于用于实现量子位的物理系统。例如，超导量子位可以在100 ns的时间内一次执行两个量子位门（最慢的）（请参阅Nelimee的答案）。

通过组合许多物理量子位，并执行大量物理操作的过程，我们可以构建逻辑量子位。通过进行纠错，可以使这些量子比特和对其进行的操作任意精确。这些是实现量子算法所需的操作。

当前有太多未知数，无法为您提供逻辑运算的时钟速率。特别是因为甚至还没有建立原理证明逻辑量子位（至少没有量子纠错码）。这取决于物理量子位和操作的不完美程度，以及我们需要做多少来清理所有内容。这取决于我们使用哪种纠错码，而这又取决于我们的量子处理器的指令集（即，哪些量子位对可以直接应用两个量子位门）。这取决于我们愿意拥有多少噪声，因为更好的架构通常会以噪声为代价。因此，存在很多相互依存关系，还有很多需要解决。