Kuantum bilgisayarları özellikle kullanışlı yapan nedir?

Kuantum bilgisayarların tüm olası durumların üst üste binmesini mantıktan tek bir geçişle işleyebildiğini biliyorum.

İnsanların kuantum bilgisayarları özel veya kullanışlı kılan şey olarak işaret ettikleri budur.

Bununla birlikte, süperpozisyonel girdileri işledikten sonra, sadece tek bir soru sorabileceğiniz ve tek bir değere daralan bir süperpozisyon sonucunuz olur. Ayrıca, süperpozisyon durumunu klonlamanın (şu anda?) Mümkün olmadığını da biliyorum, bu yüzden bu soruya bir cevap almakla sıkışıp kaldınız.

Her iki durumda da, çoklu işleme yeteneğinin size gerçekten hiçbir şey kazanmadığı anlaşılıyor, çünkü sadece tek bir devlet işlenmiş gibi.

Bir şeyi yanlış mı yorumluyorum, yoksa kuantum hesaplamanın gerçek faydası başka bir şeyden mi geliyor?

Herkes başka bir şeyin ne olduğunu açıklayabilir mi?

Yıkıcı girişim kuantum bilgisayarları daha güçlü kılan en önemli şeydir. Klasik bir olasılıksal hesaplamada, bir çıktıya iki yol olması her zaman bu sonucu daha muhtemel kılar. Bir kuantum bilgisayarında, sonucu daha az olası hale getirebilir .

Kuantum algoritmaları, yanlış cevapların yıkıcı bir şekilde müdahale etme eğilimi gösterecek şekilde özenle tasarlanmıştır ve ölçüm sonuçları olarak sadece istenen çözümleri bırakır. Bunu yapmak zor ve her sorun buna izin vermiyor. Grover'ın Arama Algoritması bu etkinin mükemmel bir örneğidir, bu yüzden Grover'ın algoritması hakkında başlangıç ​​seviyesinde bir gönderi .

Kuantum bilgisayarların diğer yararlı özellikleri şunlara erişebilir:

• Koordinasyon ve iletişim geliştirmeleri için dolaşma (örn. Simetri kırma , süper yoğun kodlama , zil çalma testleri ).
• Belirsizlik ilkesi şifreleme için (örneğin, kuantum anahtar dağılımı , rastgele sayılar Einstein sertifikalı ).
• Kuantum sensörleri ve diğer laboratuar ekipmanlarını uygulamak için gerçek fiziksel durumları manipüle etmek ( karşı-çarpışma bomba test cihazını kim istemez ?).

(Scott Aaronson, kuantum hakkında ilginç olan her şeyin, olasılık dağılımlarının yaptığı gibi 1-norm yerine 2-normu koruyan süperpozisyonlardan kaynaklandığını söylemekten hoşlanır .

Sorularınızdan bazıları açık teorik sorular. Sorunuzu yanıtlamanın birkaç yolu vardır. QM hesaplama hakkında düşünmenin genel bir yolu, spintronics yani hesaplama için spin kuantum özelliğini kullanmasıdır. Bu nedenle, elektronik / mantığın minyatürleştirilmesinde ve genel olarak hesaplamada mantıklı bir sonraki adımdır. Kapı imalatında mevcut imalat teknolojisinde fırçalanan teorik sınırlar vardır, bunun sonucunda Moores yasası ve spintronics'in bir plato baskısı "bir sonraki sınırı" temsil eder.

$2^x$$x$kubit sayısıdır, yani kubitlerde doğrusal artış için hesaplama kabiliyetinde üstel artış. Bu neredeyse bilim kurgu gibi görünüyor, ancak görünüşe göre herkesin bildiği kadarıyla "gerçek / gerçek" bir özellik.

1996'da önemli bir atılım, faktoringin "kuantum polinomom zamanında" çözülebileceğini gösteren Shor'un algoritmasıdır ve kuantum hesaplamaya büyük ilgi uyandırdığı düşünülmektedir. Faktoring, yaygın olarak kullanılan RSA algoritmasında modern şifreleme sistemlerinin kalbinde yer almaktadır .

Kuantum bilgisayarların diğer önemli sorunları "daha hızlı" zamanda çözüp çözemeyeceği açık bir teorik sorudur. Bu BPP =? BQP sorusu.

Bazı problemlerin çözümünde "yararlı" olduğu kanıtlanmış olan DWave tarafından tartışmalı bir QM bilgisayarı inşa edilmiştir ve adyabatik hesaplama olarak bilinen "biraz daha zayıf" bir QM sistemi üzerinde başarılı bir şekilde bir kuantum ölçeklendirme formu sergilemişlerdir . Google, Nasa, Lockheed vb. Tarafından aktif olarak araştırma altında kesin hız artışları gösterip gösteremeyeceği / gösteremeyeceği açık bir sorudur.

Kısacası kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarlarla aynı anlamda tam olarak "yararlı" değildir , yararlılıklarının kesin doğası aktif olarak araştırılmaktadır ve sadece sınırlı / deneysel / prototip sistemler mevcuttur. Gerçekleştikleri zaman geleneksel hesaplama olarak "en azından yararlı" ve tam olarak öngörülemeyen bazı yollarla / umarım "daha yararlı" oldukları düşünülmektedir.

Oldukça tartışmalı bir cevap, ama yine de aklınızda bulundurun.

hiçbir şey kuantum bilgisayarlar (en azından şu anda) daha yararlı kılan söyleyebilirim !

Elbette, kuantum mekaniğinin bilişimde standart teorik muamelesi, klasik bir teorik muameleye göre, gerçekten de yeni olasılıklar sunmaktadır (diğer cevapların belirttiği gibi). Yani nedir yakalamak burada?

$P$$NP$

İlgili referanslar:

1. Kuantum hesaplamanın klasik bilgisayar kullanımından daha hızlı olduğunu veya daha hızlı olacağını gösteren resmi bir kanıt var mı?
2. Klasik bir sistem tarafından taklit edilen kuantum bilgisayar ( IOP kağıdı )
3. İlk 'Quantum Bilgisayar' Klasik PC'den Daha Hızlı Değil
4. Kuantum ölçümleri klasik bilgisayarları yenebilir mi?
5. Kuantum mekaniğini simüle ederek kuantum bilgisayarı yenmek