Lahko razložite, kakšna je razlika med kvantnim računalnikom in običajnim računalnikom, njegove prednosti in slabosti?


Odgovor 1:

Poskušal bom razložiti, kako kvantni računalnik deluje z vidika temeljne kvantne mehanike. Zlasti do neke mere razumem kvantno mehaniko in vem, kaj je kvantni računalnik, zato bom poskušal to destilirati, kako lahko delujejo.

Kvantni računalnik uporablja kvite, ki so kvantni biti. Kubiti lahko obstajajo v superpoziciji dveh merilnih stanj do merjenja. Merjenje daje eno od dveh možnih vrednosti, tako kot klasični zalogaj.

Kvantna logika obsega zmožnost manipulacije s kitiji, ne da bi jih merili. To vključuje manipulacijo superpozicije posameznih kitov kot tudi interakcije med kitiji. Vse te interakcije imenujemo enotne, ker jih lahko opiše Hamiltonov operater, ki kvantno stanje razvija v času, brez izgube informacij.

Kvantni algoritem zajema številne vhodne kubite, ki skupaj predstavljajo začetno funkcijo kvantnega vala. Algoritem je kodiran v razporeditev elementov kvantne logike, ki določajo, kako se kvantna valovna funkcija razvija v času. Ko se je valovna funkcija razvila mimo vseh vrat, lahko preberete izhod, ki zruši vsak qubit v eno od dveh binarnih stanj.

Skupno je kvantni računalnik naprava, ki prevzame določeno kvantno valovno funkcijo in jo razvije v skladu z določenim Hamiltonovim algoritmom, tako da končna meritev stanja strne v želeno rešitev. Na splošno boste morali evolucijo izvesti večkrat, da določite povprečni izmerjeni rezultat, ki bi moral biti želeni rezultat.

Kako to na svetu deluje?

Trik je v evoluciji kvantnega stanja. Razporeditev vrat, ki definirajo algoritem, določa mrežo logičnih odločitev. Vendar pa kvantna mehanika omogoča, da se vse odločitve sprejmejo naenkrat. Nekatere odločitve so dobre, nekatere pa slabe. Dobre odločitve bi morale posegati konstruktivno, slabe odločitve pa destruktivno. Vendar to pomeni, da se vse odločitve sprejemajo in preskušajo vsakič, ko se algoritem zažene. To je vir potencialne pospešitve. V nasprotju s tem mora klasični računalnik sprejeti dokončne odločitve, da se lahko hkrati testira samo eno možno drevo.

Kvantni računalnik je mogoče najbolje razumeti z vidika lagrangijevega ali celovitega pristopa. Lagrangijev pristop kaže, da je evolucija valovnih funkcij edinstvena, vendar jo je mogoče obravnavati kot vsoto vseh možnih poti, kjer se neverjetne poti uničujejo in zapustijo najverjetnejšo pot. V bistvu so vse možnosti preizkušene.

To je tisto, kar pomeni kvantni paralelizem. Vendar je trik v tem, da določite Hamiltonian, ki ustreza težavi, ki jo želite rešiti. To je kvantni algoritem in zagotovo ni nepomembno najti izvedljive algoritme. Zato obstaja le peščica dobro znanih kvantnih algoritmov, kot sta Shorjev glavni faktorski algoritem in Groverjev algoritem iskanja. Kvantne simulacije so bolj naravnost naprej, ker morate preprosto preslikati želeni Hamiltonian na kvantno logiko.

Upajmo, da to daje neko predstavo o tem, kaj je kvantni računalnik in kaj ne.

Trenutno je kvantni računalnik veliko bolj kvantni in precej manj računalnik, vendar bi se to lahko spremenilo. Ko bodo razvite velike kvantne računalniške arhitekture, pričakujem, da se bodo razvila tudi orodja za programiranje višjih ravni.


Odgovor 2:

Kvantni računalniki se tako razlikujejo od običajnih računalnikov, da je škoda, da zanje uporabljamo isto besedo.

Kvantni računalniki rešujejo določene matematične težave, ki jih je sicer izjemno težko rešiti. Morate pa svoje vprašanje matematično formulirati.

Računalniki s konvencijskimi napravami so komunikacijske in nadzorne naprave, ki pri svojem delovanju uporabljajo malo matematike. Njihova glavna funkcija je premikanje in preoblikovanje podatkov.


Odgovor 3:

Kvantni računalniki se tako razlikujejo od običajnih računalnikov, da je škoda, da zanje uporabljamo isto besedo.

Kvantni računalniki rešujejo določene matematične težave, ki jih je sicer izjemno težko rešiti. Morate pa svoje vprašanje matematično formulirati.

Računalniki s konvencijskimi napravami so komunikacijske in nadzorne naprave, ki pri svojem delovanju uporabljajo malo matematike. Njihova glavna funkcija je premikanje in preoblikovanje podatkov.