Kas saate selgitada, mis vahe on kvantarvuti ja tavalise arvuti vahel, selle plussid ja miinused?


Vastus 1:

Püüan selgitada kvantarvuti toimimist kvantmehaanika fundamentaalsest vaatenurgast. Eriti mõistan mingil määral kvantmehaanikat ja tean, mis on kvantarvuti, seega proovin seda destilleerida, kuidas need võimalusel töötada saavad.

Kvantarvuti kasutab kvite, mis on kvantbitid. Qubitsid võivad eksisteerida kahe mõõtmisoleku olekus superpositsioonil kuni nende mõõtmiseni. Mõõtmine annab ühe kahest võimalikust väärtusest, täpselt nagu klassikaline bit.

Kvantloogika seisneb selles, et vuttidega saab manipuleerida ilma neid mõõtmata. See hõlmab üksikute vuttide superpositsiooni manipuleerimist, samuti vuttide vahelist interaktsiooni. Kõiki neid interaktsioone nimetatakse ühtseks, kuna neid saab kirjeldada Hamiltoni operaator, kes arendab kvant olekut ajas ilma teabe kadumiseta.

Kvantalgoritm võtab mitu sisendkviti, mis koos esindavad algset kvantlaine funktsiooni. Algoritm on kodeeritud kvantloogikaelementide paigutusse, mis määravad kvantlainefunktsiooni ajas muutumise. Kui lainefunktsioon on kõigist väravatest möödunud, saate väljundit lugeda, mis ahendab iga qubit kaheks kahendkomponendiks.

Kokku on kvantarvuti seade, mis võtab kindla kvantlainefunktsiooni ja arendab selle välja vastavalt mõnele konkreetsele Hamiltoni algoritmile nii, et lõppseisundi mõõtmine variseb soovitud lahenduseni. Üldiselt peate keskmist mõõdetud tulemuse määramiseks evolutsiooni mitu korda käivitama, mis peaks olema soovitud väljund.

Kuidas maa peal see kõik töötab?

Trikk seisneb kvantseisundi arengus. Algoritmi määratlevate väravate paigutus määratleb loogiliste otsuste võrgu. Kvantmehaanika võimaldab aga kõiki otsuseid korraga vastu võtta. Mõned otsused on head ja mõned halvad. Head otsused peaksid segama konstruktiivselt, halvad otsused aga hävitavalt. Kuid see tähendab, et kõik otsused tehakse ja testitakse iga kord, kui algoritm käivitatakse. See on võimaliku kiirendamise allikas. Seevastu klassikaline arvuti peab tegema kindlad otsused, nii et korraga saab testida ainult ühte võimalikku otsustuspuud.

Kvantarvutit saab kõige paremini mõista Lagrangia või tee integraalse lähenemise kaudu. Lagrangi lähenemisviis näitab, et lainefunktsioonide evolutsioon on ainulaadne, kuid seda võib pidada kõigi võimalike teede summaks, kus ebatõenäolised teed hävitavalt hävitavad, jättes kõige tõenäolisema tee. Sisuliselt kontrollitakse kõiki võimalusi.

Seda mõeldakse kvantparallelismi all. Siiski on trikk Hamiltoni määratlemine, mis vastab probleemile, mida soovite lahendada. See on kvantalgoritm ja elujõuliste algoritmide leidmine pole kindlasti triviaalne. Seetõttu on olemas vaid käputäis tuntud kvantalgoritme, näiteks Shori algfaktoringu algoritm ja Groveri otsingu algoritm. Kvantsimulatsioonid on sirgjoonelisemad, kuna peate lihtsalt kaardistama soovitud Hamiltoni kvanaloogikaga.

Loodetavasti annab see mingi ettekujutuse kvantarvuti kohta ja mis mitte.

Praegu on kvantarvuti palju kvantarvuti ja palju vähem arvuti, kuid see võib muutuda. Kui suured kvantarvuti arhitektuurid on välja töötatud, loodan, et töötatakse välja ka kõrgema taseme programmeerimisriistad.


Vastus 2:

Kvantarvutid erinevad tavapärastest arvutitest nii palju, et on kahju, et me kasutame nende jaoks sama sõna.

Kvantarvutid lahendavad teatud matemaatilisi probleeme, mida on muidu äärmiselt raske lahendada. Kuid te peate mulle suutma oma küsimuse matemaatiliselt sõnastada.

Tavapärased arvutid on side- ja juhtimisseadmed, mis kasutavad oma tegevuses natuke matemaatikat. Nende peamine ülesanne on andmete teisaldamine ja teisendamine.


Vastus 3:

Kvantarvutid erinevad tavapärastest arvutitest nii palju, et on kahju, et me kasutame nende jaoks sama sõna.

Kvantarvutid lahendavad teatud matemaatilisi probleeme, mida on muidu äärmiselt raske lahendada. Kuid te peate mulle suutma oma küsimuse matemaatiliselt sõnastada.

Tavapärased arvutid on side- ja juhtimisseadmed, mis kasutavad oma tegevuses natuke matemaatikat. Nende peamine ülesanne on andmete teisaldamine ja teisendamine.