Kuantum Bilgisayar analog mu?

Birkaç yıl önce analog bilgisayarlarımız vardı. Günümüzde bilgisayarlar Dijital'tir. Kuantum bilgisayarlar ne olacak? Analog veya dijital mi? Bunu soruyorum çünkü qubit aynı anda birçok şey olabilir.

Hayır, kuantum bilgisayarlar analog bilgisayarlarla aynı değildir (en azından prensipte).

Analog bilgisayarlar, (matematiksel) problemin, matematik problemiyle aynı kısıtlamalara / yasalara uyan fiziksel bir sistem oluşturarak çözülmesini simüle eder. Cevaplar fiziksel simülasyonun davranışını gözlemleyerek ve ölçerek elde edilir. Doğruluğu, simülasyonun (parazitik etkiler olabilir), başlangıç ​​koşullarının doğruluğu, özellikle sorun parametrelerinin ayarlanması ve sonuç üzerindeki ölçümdür.

Doğruluk, simülasyon için kullanılan fenomenlerin uygulanabilirlik ölçeği aralığı ile de sınırlandırılabilir. Örneğin, cevap bir kaptaki bir su seviyesi tarafından veriliyorsa, kılcallık etkileri (bir dereceye kadar açıklanabilir) ve su seviyesinin çapının molekül çok anlamlı olmayabilir.

Büyük bir farkın analog bilgi işlemin prensipte gerçekleri içeren sürekli yasaların simülasyonuna dayandığını düşünürken, dijital bilgi işlem sadece sayılabilir kümeler üzerinde çalışıyor. Ancak, hesaplama teorisindeki güncel bilgi ışığında, bu ayrım muhtemelen naiftir çünkü fiziğin sadece sayılabilen bir sayıya sahip sadece hesaplanabilir gerçekler kullanılarak da resmileştirilebileceğinden şüpheleniyorum .

Kuantum hesaplama esas olarak paralel olarak birkaç dijital hesaplama yapmanıza izin verecektir (basitçe ifade etmek için). Her zaman çeşitli hesaplamaların sonlu bir çapraz ürünüdür ve bu nedenle sayılabilir alanda kalır. Bunu, daha basit otomata'nın iki veya daha fazla hesaplamasını simüle eden bir otomatın çapraz ürün yapısı olarak düşünebilirsiniz (ancak anladığımdan daha az genel olsa da). Bu sonlu çapraz ürün yapıları asla sayılabilir alanı terk etmez.

Genel olarak, bir kuantum hesaplaması dijital bir hesaplama olarak düşünülür, ancak "sürekli değişken kuantum bilgisayarı" veya CVQC adı verilen ve analog bilgisayar olarak kabul edilebilecek bir kuantum bilgisayar varyantı vardır. Öncelikle kuantum simülasyonunda kullanıldıklarına inanıyorum, ancak çalıştığım bir şey değiller, bu yüzden onlar hakkında kısaltmadan daha fazla şey bilmiyorum.

Bununla birlikte, "dijital" kuantum bilgisayarlar hakkında çok analog görünen şeyler var. Örneğin, zemin durumunda bir kuantum kaydı ile başladığınızı ve sonra durumu tek yönlü olarak geliştirdiğinizi ve son olarak durumu ölçtüğünüzü varsayalım.

Bir anlamda, sıfırlanmış bir klasik bit dizisiyle başladınız ve hesaplamanın sonucu olan bir dizi klasik bit ile sonlandınız, ancak aradaki üniter evrimler çok analog görünüyor. Karmaşık matrislerle modellenmelidirler ve üniter dönüşümlerden kaynaklanan durumlar gerçek genliklere vb. Sahiptir. Ancak çıktı açıkça dijital olduğu için bunu dijital bir hesaplama olarak görüyoruz.

Eğer elektron spinini bir eksenle (örneğin) "ölçebilir" ve keyfi bir gerçek değer elde edebilirsek, kuantum hesaplama analog olurdu ... Ama sonra başka bir evrende, hatta garip fizikle yaşıyor olurduk: P

Kuantum bilgisayarları yapmak için çoğu şema dijital teknikler içerirken, gerçekten de adyabatik kuantum bilgisayarlar (AQC) adı verilen bazı analog cihazlar vardır. Bkz. Dijital olmak analog kuantum bilgisayarı ölçeklendirebilir | Daha fazla bilgi için Ars Technica .

Ayrıca bakınız Kolokyum: Kuantum tavlama ve analog kuantum hesaplama

Sorunuzun temelini anladığımı düşünüyorum: Sıradan bir modern bilgisayarda bir bitte kodlanan bilgiler, genellikle 0 veya 1 veya (söz konusu nokta için daha iyi) olarak yazılmış iki (ikili) değerle +1 veya -1. Ancak, isterseniz, grafiksel olarak, Dünya benzeri bir kürenin kuzey kutbunda veya güney kutbunda bir şey olarak tasvir edilebilir. Bu, biraz bilgi nasıl tuttuğunu tasvir etmek için gereksiz derecede ayrıntılı bir yol olacaktır, ancak meşrudur. Gezginler, yalnızca iki kutup üzerinde mevcut olmaları durumunda, analog bir küre kullanmaya zahmet eder mi?

Bir kuantum bilgisayarında kodlanan bilgiler, bir kubitte (bir bitin kuantum-bilgisayar eşdeğeri) kodlanan bilgiler +1 ile -1 arasında herhangi bir değere sahip olabileceğinden, temel olarak bir +1 veya -1 olarak yazılamaz. Bunu tasvir etmenin bir yolu, tıpkı bir küre gibi, analog enlem ve boylam işaretlerinin olduğu bir küredir.

Böyle bir küre, katı küresel geometri ve trigonometreden ödünç alınan bir birim küre olan Bloch küre olabilir. Böyle bir küreye enlem ve boylam çizgileri verebiliriz. Kötü olan, kutuplar arasındaki bir noktayı kodlamanın artık daha az tanıdık trig ve karmaşık sayılar içermesidir. İyi haber şu ki, bir kübitte kodlanan bilgileri tanımlamak da dahil olmak üzere, bu tür herhangi bir nokta açıkça değerlendirilebilir. Evet, aslında bu Bloch küresi açıkça analog bir dünyaya benziyor! Bu anlamda katılıyorum; kuantum bilgisayarlar, analog matematiksel araçlara dayanarak düşünülebilir.