Μπορείτε να εξηγήσετε ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός κβαντικού υπολογιστή και ενός κανονικού υπολογιστή, των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων του;


Απάντηση 1:

Θα προσπαθήσω να εξηγήσω πώς ένας κβαντικός υπολογιστής λειτουργεί από τη θεμελιώδη άποψη της κβαντομηχανικής. Συγκεκριμένα, καταλαβαίνω σε κάποιο βαθμό την κβαντική μηχανική και ξέρω τι είναι ένας κβαντικός υπολογιστής, οπότε θα προσπαθήσει να αποσταλεί αυτό στο πώς μπορούν να λειτουργήσουν.

Ένας κβαντικός υπολογιστής χρησιμοποιεί qubits, τα οποία είναι κβαντικά κομμάτια. Τα πτερύγια μπορούν να υπάρχουν σε μια υπέρθεση δύο καταστάσεων μέτρησης μέχρι τη στιγμή που μετρώνται. Η μέτρηση αποδίδει μία από δύο πιθανές τιμές, ακριβώς όπως ένα κλασικό κομμάτι.

Η κβαντική λογική περιλαμβάνει την ικανότητα να χειρίζεται τα qubits χωρίς να τα μετράει. Αυτό περιλαμβάνει χειρισμό της επικάλυψης μονών qubits καθώς και αλληλεπιδράσεις μεταξύ qubits. Όλες αυτές οι αλληλεπιδράσεις ονομάζονται ενιαίες, επειδή μπορούν να περιγραφούν από έναν Χάμιλτονιο χειριστή που εξελίσσει την κβαντική κατάσταση στο χρόνο χωρίς απώλεια πληροφοριών.

Ένας κβαντικός αλγόριθμος παίρνει έναν αριθμό qubits εισόδου, τα οποία από κοινού αντιπροσωπεύουν μια αρχική λειτουργία κβαντικού κύματος. Ο αλγόριθμος κωδικοποιείται στη διάταξη των κβαντικών λογικών στοιχείων, που καθορίζουν τον τρόπο εξελίξεως της κβαντικής κυματομορφής στο χρόνο. Μόλις η κυματοσυνάρτηση εξελίξει πέρα ​​από όλες τις πύλες μπορείτε να διαβάσετε την έξοδο, η οποία καταρρέει κάθε qubit σε μία από τις δύο δυαδικές καταστάσεις.

Συνολικά, ένας κβαντικός υπολογιστής είναι μια συσκευή που παίρνει μια συγκεκριμένη κβαντική κυματοσυνάρτηση και την εξελίσσεται σύμφωνα με κάποιον συγκεκριμένο Χάμιλοντον αλγόριθμο έτσι ώστε η τελική μέτρηση κατάστασης να καταρρέει στην επιθυμητή λύση. Γενικά, θα χρειαστεί να εκτελέσετε την εξέλιξη πολλές φορές για να καθορίσετε το μέσο αποτέλεσμα που μετράται, το οποίο θα πρέπει να είναι το επιθυμητό αποτέλεσμα.

Πώς είναι όλα αυτά τα πράγματα;

Το τέχνασμα βρίσκεται στην εξέλιξη της κβαντικής κατάστασης. Η διάταξη των πύλων που καθορίζουν τον αλγόριθμο ορίζει ένα δίκτυο λογικών αποφάσεων. Ωστόσο, η κβαντομηχανική επιτρέπει τη λήψη όλων των αποφάσεων με τη μία. Ορισμένες αποφάσεις είναι καλές και μερικές είναι κακές. Οι καλές αποφάσεις πρέπει να παρεμβαίνουν εποικοδομητικά, ενώ οι κακές αποφάσεις παρεμβαίνουν καταστροφικά. Αυτό όμως σημαίνει ότι όλες οι αποφάσεις γίνονται και ελέγχονται κάθε φορά που εκτελείται ο αλγόριθμος. Αυτή είναι η πηγή της πιθανής επιτάχυνσης. Αντίθετα, ένας κλασικός υπολογιστής πρέπει να λάβει συγκεκριμένες αποφάσεις, ώστε να μπορεί να δοκιμαστεί μόνο μία πιθανή δέντρο απόφασης κάθε φορά.

Ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να γίνει καλύτερα κατανοητός από την άποψη της προσέγγισης Lagrangian ή της μονοδιάστατης διαδρομής. Η Lagrangian προσέγγιση δείχνει ότι η εξέλιξη της κυματομορφής είναι μοναδική, αλλά μπορεί να θεωρηθεί ως ένα σύνολο όλων των δυνατών μονοπατιών όπου απίθανες διαδρομές προκαλούν καταστροφικά την απομάκρυνση από το πιο πιθανό μονοπάτι. Στην ουσία δοκιμάζονται όλες οι δυνατότητες.

Αυτός είναι ο σκοπός του κβαντικού παραλληλισμού. Ωστόσο, το κόλπο είναι να ορίσετε ένα Hamiltonian που αντιστοιχεί στο πρόβλημα που θέλετε να λύσετε. Αυτός είναι ο κβαντικός αλγόριθμος και σίγουρα δεν είναι τετριμμένος ο εντοπισμός βιώσιμων αλγορίθμων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο υπάρχουν μόνο λίγοι γνωστοί κβαντικοί αλγόριθμοι όπως ο πρώτος αλγόριθμος factoring του Shor και ο αλγόριθμος αναζήτησης του Grover. Οι κβαντικές προσομοιώσεις είναι πιο απλές, διότι απλά πρέπει να χαρτογραφήσετε τον επιθυμητό Χαμιλτονιανό σε εκείνο της κβαντικής λογικής.

Ας ελπίσουμε ότι αυτό δίνει κάποια ιδέα για το τι είναι ένας κβαντικός υπολογιστής και τι δεν είναι.

Επί του παρόντος, ένας κβαντικός υπολογιστής είναι πολύ πιο κβαντικός και πολύ λιγότερο υπολογιστής, αλλά αυτό θα μπορούσε να αλλάξει. Μόλις αναπτυχθούν μεγάλες αρχιτεκτονικές κβαντικών υπολογιστών, αναμένω ότι θα αναπτυχθούν επίσης εργαλεία προγραμματισμού υψηλότερου επιπέδου.


Απάντηση 2:

Οι κβαντικοί υπολογιστές διαφέρουν τόσο πολύ από τους συμβατικούς υπολογιστές και είναι λυπηρό το ότι χρησιμοποιούμε την ίδια λέξη γι 'αυτούς.

Οι κβαντικοί υπολογιστές επιλύουν ορισμένα μαθηματικά προβλήματα που διαφορετικά είναι εξαιρετικά δύσκολο να λυθούν. Αλλά πρέπει να μπορέσω να διατυπώσω μαθηματικά την ερώτησή σας.

Οι υπολογιστές των Συμβάσεων είναι συσκευές επικοινωνίας και ελέγχου που χρησιμοποιούν μερικά πράγματα στα μαθηματικά τους. Η κύρια λειτουργία τους είναι η μετακίνηση και η μετατροπή δεδομένων.


Απάντηση 3:

Οι κβαντικοί υπολογιστές διαφέρουν τόσο πολύ από τους συμβατικούς υπολογιστές και είναι λυπηρό το ότι χρησιμοποιούμε την ίδια λέξη γι 'αυτούς.

Οι κβαντικοί υπολογιστές επιλύουν ορισμένα μαθηματικά προβλήματα που διαφορετικά είναι εξαιρετικά δύσκολο να λυθούν. Αλλά πρέπει να μπορέσω να διατυπώσω μαθηματικά την ερώτησή σας.

Οι υπολογιστές των Συμβάσεων είναι συσκευές επικοινωνίας και ελέγχου που χρησιμοποιούν μερικά πράγματα στα μαθηματικά τους. Η κύρια λειτουργία τους είναι η μετακίνηση και η μετατροπή δεδομένων.