<div dir="auto">The difference is purely one of engineering challenge and makes little difference to the theoretical question of where are the computations happening and how big a quantum computer can we build.<div dir="auto"><br></div><div dir="auto">The basic idea is that because individual qubits are unreliable, one can use multiple qubits, together with error correction algorithms, to handle the errors.</div><div dir="auto"><br></div><div dir="auto">It's like ECC RAM, for those familiar with it.</div><div dir="auto"><br></div><div dir="auto">Jason </div></div><br><div class="gmail_quote"><div dir="ltr" class="gmail_attr">On Sat, Sep 16, 2023, 7:11 PM BillK via extropy-chat <<a href="mailto:extropy-chat@lists.extropy.org">extropy-chat@lists.extropy.org</a>> wrote:<br></div><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex">On Sat, 16 Sept 2023 at 23:51, BillK <<a href="mailto:pharos@gmail.com" target="_blank" rel="noreferrer">pharos@gmail.com</a>> wrote:<br>
><br>
> On Sat, 16 Sept 2023 at 23:02, efc--- via extropy-chat<br>
> <<a href="mailto:extropy-chat@lists.extropy.org" target="_blank" rel="noreferrer">extropy-chat@lists.extropy.org</a>> wrote:<br>
> ><br>
> > Upon some thought I decided to follow Bills modus operandi of asking<br>
> > <a href="http://iask.ai" rel="noreferrer noreferrer" target="_blank">iask.ai</a> the following questions about my scenarios below:<br>
> >_______________________________________________<br>
><br>
><br>
> Asking these questions to a different AI (there are many nowadays) -<br>
><br>
> 1. How does a quantum computer store the information in 4000 qubits when<br>
>  there are only 2^260 atoms in the universe?<br>
><br>
> Quantum computers don't actually store information in physical qubits<br>
> the same way classical bits store 1s and 0s. Instead, the qubits exist<br>
> in superpositions of states that can represent many values<br>
> simultaneously. So 4000 qubits don't need to store 2^4000 distinct<br>
> values - they can explore a space of 2^4000 possibilities in parallel<br>
> during computation. The actual physical implementation only needs to<br>
> maintain the superposition, not store every distinct state. So there<br>
> is no need for an infeasible number of atoms. The power comes from<br>
> manipulating coherences among superpositions to perform computations<br>
> in ways not possible with classical bits. The final read-out then<br>
> samples from the quantum probability distribution to get the result.<br>
><br>
><br>
> 2. What is the biggest quantum computer ever built in terms of qubits?<br>
><br>
> The largest quantum computer built so far in terms of qubits is<br>
> Google's Sycamore processor, which has achieved quantum supremacy with<br>
> 53 qubits. Here are some other notable quantum computers and their<br>
> qubit counts:<br>
><br>
> IBM quantum computer 'Eagle' - 127 qubits (in 2022)<br>
> IonQ quantum computer - 32 qubits<br>
> Rigetti quantum computer - 40 qubits<br>
> Honeywell quantum computer - 64 qubits<br>
> Quantum Brilliance quantum computer - 19 qubits<br>
> Intel quantum computer 'Horse Ridge' - 49 qubits<br>
> Amazon Braket quantum computer - 32 qubits<br>
><br>
> So in summary, Google currently holds the record for the largest<br>
> operational quantum computer with 53 qubits in its Sycamore processor.<br>
> IBM is a close second with 127 qubits in their Eagle processor<br>
> unveiled in 2022. But many companies and research labs are working to<br>
> build even larger quantum computers of over 100 qubits and beyond in<br>
> the near future. The race is on to achieve the milestone of quantum<br>
> advantage over classical supercomputers.<br>
><br>
><br>
> 3. Are there any limits to how big a quantum computer can be in terms of qubits?<br>
><br>
> There are both practical and theoretical limits to how large quantum<br>
> computers can scale in terms of number of qubits:<br>
><br>
> Practical limits:<br>
><br>
> Noise and decoherence - More qubits means more opportunities for<br>
> errors to creep in from environmental noise, limiting useful<br>
> computation time. Mitigating noise is a huge engineering challenge.<br>
> Connectivity - Connecting many qubits in useful ways for multi-qubit<br>
> gates becomes complex. Current hardware uses nearest-neighbor<br>
> interactions.<br>
> Components - Scaling up requires having many high quality quantum<br>
> processors, amplifiers, cables etc. Very technically challenging.<br>
> Temperature maintenance - Larger systems need more complex cooling<br>
> mechanisms to maintain quantum coherence.<br>
><br>
> Theoretical limits:<br>
><br>
> Threshold theorem - To maintain low error rates when correcting<br>
> errors, noise per qubit must be below a threshold to allow<br>
> fault-tolerant quantum error correction.<br>
> Surface code lattice - For 2D surface code error correction, each<br>
> logical qubit may require a lattice of thousands of physical qubits.<br>
> Overheads scale up costs.<br>
> Quantum parallelism - While qubits themselves can represent large<br>
> Hilbert spaces, the number of parallel operations is still limited by<br>
> the number of qubits.<br>
><br>
> So in practice technical challenges and error rates may prevent a<br>
> quantum computer from exceeding a few hundred well-controlled qubits<br>
> in the near term. But theoretical limits could allow much larger<br>
> computers given low enough physical error rates per qubit. For full<br>
> fault tolerance, millions of physical qubits may be needed per useful<br>
> logical qubit.<br>
><br>
><br>
> 4. Is the brain a quantum computer?<br>
><br>
> No, there is no conclusive evidence that the brain acts as a quantum<br>
> computer. Here are some key reasons why the brain is unlikely to rely<br>
> on meaningful quantum effects:<br>
><br>
> Temperature - The brain operates at a high temperature, around 310 K.<br>
> Delicate quantum states generally require very low temperatures, near<br>
> absolute zero, to avoid decoherence issues.<br>
> Noise - The noisy, wet environment of the brain would quickly destroy<br>
> most quantum coherence. The brain lacks quantum error correction<br>
> mechanisms.<br>
> Signaling - Neurotransmitter signaling operates classically, without<br>
> evidence of exploiting quantum effects like superposition or<br>
> entanglement.<br>
> Structure - Neurons and synapses are far too large-scale and chaotic<br>
> to support quantum behavior. No atomic-scale qubit architecture<br>
> exists.<br>
> Observation - No quantum effects like interference or tunneling have<br>
> been observed in the brain. Its cognitive functions appear classically<br>
> simulatable.<br>
> Evolution - The brain slowly evolved within a classical environment.<br>
> There are no signs of selective pressures for quantum advantages.<br>
> Consciousness - Reports of quantum effects related to consciousness<br>
> remain speculative and lack robust evidence.<br>
><br>
> While some small-scale quantum effects may play minor roles in<br>
> biology, overall the brain appears to fully operate via classical<br>
> information processing. There is no evidence that the brain supports<br>
> fundamental quantum computation or that quantum mechanics explains its<br>
> core functions. The search continues for quantum phenomena in the<br>
> brain.<br>
> -----------------------------------------<br>
><br>
> Interesting different answers?<br>
><br>
> BillK<br>
<br>
<br>
I think there might be some confusion re qubits.<br>
<br>
Explain logical qubits and physical qubits -<br>
<br>
Logical qubits and physical qubits refer to different abstraction<br>
levels when designing and building quantum computers.<br>
<br>
Physical qubits are the actual physical implementation of the quantum<br>
bits that store information. They are the hardware the quantum<br>
computer is built from. Examples include superconducting circuits,<br>
trapped ions, and photonics. They have measurable quantum properties<br>
like superposition, entanglement, etc. But they are also prone to<br>
errors and noise.<br>
<br>
Logical qubits represent the idealized qubits used in the abstract<br>
quantum circuit model of computation. They are free of noise and<br>
errors. Algorithms are designed using logical qubits, allowing the<br>
programmer to think abstractly about creating superpositions,<br>
interfering alternatives, and getting probabilistic results.<br>
<br>
The job of quantum error correction is to encode multiple physical<br>
qubits redundantly to protect the logical qubit state from errors. So<br>
one logical qubit may be represented by 5, 25 or even over 100<br>
physical qubits encoded in a quantum error correcting code.<br>
<br>
In simplest terms:<br>
<br>
Physical qubits are the noisy hardware components that hold quantum information.<br>
Logical qubits are idealized noiseless qubits that algorithms are designed with.<br>
<br>
The coding between the two allows practical physical quantum systems<br>
to emulate the ideal logical qubits required for computation. Bridging<br>
this gap is key to building scalable, fault-tolerant quantum<br>
computers.<br>
-------------------<br>
<br>
BillK<br>
_______________________________________________<br>
extropy-chat mailing list<br>
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</blockquote></div>