Кто-нибудь знает, что такое "квантовые вычисления"?

Ответ 1

Я занимаюсь исследованиями в области квантовых вычислений, и вот что я надеюсь, это осознанный ответ.

Часто говорят, что кубиты, которые вы видите в квантовом компьютере, могут существовать в "суперпозиции" 0 и 1. Это правда, но более тонким способом, чем вы могли бы догадаться. Даже с классическим компьютером со случайностью, бит может существовать в суперпозиции 0 и 1, в том смысле, что с некоторой вероятностью он с вероятностью 0 и 1 с некоторой вероятностью. Подобно тому, как когда вы бросаете кубик и не смотрите на результат или получаете электронную почту, которую вы еще не читали, вы можете просмотреть ее состояние как суперпозицию возможностей. Теперь это может звучать как просто flim-flam, но факт в том, что этот тип суперпозиции является своего рода parallelism и что используемые им алгоритмы могут быть быстрее других алгоритмов. Это называется рандомизированным вычислением, и вместо суперпозиции вы можете сказать, что бит находится в вероятностном состоянии.

Разница между этим и кубитом заключается в том, что кубит может иметь жирный набор возможных суперпозиций с большим количеством свойств. Множество вероятностных состояний обычного бита является отрезком линии, так как все существует вероятность 0 или 1. Множество состояний кубита представляет собой круглый трехмерный шар. Теперь вероятностные битовые строки сложнее и интереснее, чем отдельные биты вероятности, и то же самое относится к строкам кубитов. Если вы можете сделать такие кубиты, то на самом деле некоторые вычислительные задачи не будут проще, чем раньше, так же, как рандомизированные алгоритмы не помогают со всеми проблемами. Но некоторые вычислительные задачи, например факторинговые числа, имеют новые квантовые алгоритмы, которые намного быстрее, чем любой известный классический алгоритм. Это не вопрос тактовой частоты или закона Мура, потому что первые полезные кубиты могут быть довольно медленными и дорогими. Это всего лишь параллельное вычисление, так же как алгоритм, делающий случайный выбор, только в слабом смысле, делая все варианты параллельно. Но это "рандомизированные алгоритмы на стероидах"; что мое любимое резюме для посторонних.

Теперь плохая новость. Для того, чтобы классический бит находился в суперпозиции, это случайный выбор, который является секретом от вас. Как только вы посмотрите на перевернутую монету, монета "обрушится" на обе головы точно или хвосты точно. Разница между этим и кубитом заключается в том, что для того, чтобы кубит работал как один, его состояние должно быть секретом от остальной части физической вселенной, а не только от вас. Он должен быть секретом от пучков воздуха, от соседних атомов и т.д. С другой стороны, для того, чтобы кубиты были полезны для квантового компьютера, должен быть способ манипулировать ими, сохраняя свое состояние в секрете. В противном случае его квантовая случайность или квантовая когерентность разрушаются. Создание кубитов вообще непросто, но это делается регулярно. Создание кубитов, которые вы можете манипулировать с помощью квантовых ворот, не раскрывая того, что находится в них в физической среде, невероятно сложно.

Люди не знают, как это сделать, за исключением очень ограниченных игрушечных демонстраций. Но если бы они могли сделать это достаточно хорошо, чтобы создавать квантовые компьютеры, тогда для этих компьютеров было бы намного труднее вычислить вычислительные проблемы. Другим было бы не легче, и многое неизвестно, о каких из них можно ускорить и насколько. Это, безусловно, будет иметь различные последствия для криптографии; он нарушит широко используемые формы криптографии с открытым ключом. Но были предложены другие виды криптографии с открытым ключом, которые могут быть в порядке. Более того, квантовые вычисления связаны с методом квантового распределения ключей, который выглядит очень безопасным, а криптография с секретным ключом почти наверняка будет по-прежнему достаточно безопасной.

Ответ 2

Другой фактор, в котором используется слово "квантовые" вычисления, относится к "запутанной паре". По сути, если вы можете создать запутанные пары частиц, которые имеют физический "спин", квантовая физика диктует, что спин на каждом электроне всегда будет противоположным.

Если вы можете создать запутанную пару, а затем отделить ее, вы можете использовать устройство для передачи данных без перехвата, изменив кругооборот на одной из частиц. Затем вы можете создать сигнал, который модулируется информацией о частицах, которая теоретически является нерушимой, поскольку вы не можете знать, какой спин был на частицы в любой момент времени, перехватывая информацию между двумя сигнальными точками.

Целые очень заинтересованные организации изучают этот метод для безопасной связи.

Ответ 3

Существует ряд приложений квантовых вычислений.

Одна огромная - это способность решать NP-жесткие проблемы в P-время, используя неопределенность кубитов, чтобы существенно перевести проблему параллельно. (Исключенное предложение ложно. Квантовые компьютеры не работают путем взаимного принуждения всех решений параллельно, и они не считаются способными решать NP-полные задачи в полиномиальное время. См. Например, здесь.)

Ответ 4

Да, есть квантовое шифрование, посредством которого, если кто-то пытается заглянуть в ваше сообщение, он разрушает поток данных таким образом, что ни они, ни вы не можете его прочитать.

Однако реальная сила квантовых вычислений кроется в том, что кубит может иметь суперпозицию 0 и 1. Большая сделка. Однако, если у вас есть, скажем, восемь кубитов, теперь вы можете представить суперпозицию всех целых чисел от 0 до 255. Это позволяет вам делать некоторые интересные вещи в полиноме, а не в экспоненциальном времени. Одним из них является факторизация больших чисел (IE, разрыв RSA и т.д.).

Ответ 5

Я отслеживаю недавние статьи, не относящиеся к экспертам по этому вопросу, это то, что я экстраполирую из того, что я прочитал. кубит, в дополнение к тому, что было сказано выше. а именно, что они могут удерживать значения в суперпозиции, они могут также содержать несколько бит, например, spin up/+ spin down/+ spin -/vertical, мне нужно сокращать + H, -H, + V, -V Left +, LH, LV также не все комбинации действительны и есть дополнительные значения, которые могут быть размещены на типе кубита каждый из них используется аналогично ram vs rom и т.д. Фотон с длиной волны, электрон с зарядом, фотон с зарядом, фотон со спином, вы получаете идею, некоторые комбинации недействительны, а некоторые требуют дополнительных алгоритмов, чтобы передать аргумент к следующей переменной (местоположение, где хранятся данные) или qubit (местоположение суперпозиции возвращаемых значений, если вы просто потому, что использование проводов по необходимости ограничено из-за размера и пространства. Одна из главных проблем - это контролировать или устраняя Q. (квантовую) декогеренцию.Это обычно означает выделение системы из ее среды, поскольку взаимодействие с внешним миром заставляет систему разрушаться. В ноябре 2011 года исследователи проанализировали 143 с использованием 4 квбит. В том же году D-Wave Systems объявила о первом коммерческом квантовый отжиг на рынке по названию D-Wave One. Компания утверждает, что эта система использует процессорный чипсет размером 128 кубитов. Май 2013 года, Google Inc объявила о запуске Q. AI. Lab, надеюсь, увеличить AI. Надеюсь, я не тратил время на то, что они уже знали. Если вы узнали что-то, пожалуйста. Как я еще не могу прокомментировать, это действительно зависит от того, с каким типом кубитов вы работаете, чтобы узнать количество состояний, например, силиконовый QS-бит UNSW "по сравнению с алмаз-нейтрон-валентностью или SSD-ЯМР-фосфор-кремний vs Liquid ЯМР того же.

Ответ 6

Просто обновление базы квантовых вычислений на основе ответа Грега Куперберга:

Система D-Wave 2 использует квантовый отжиг.

Квантовые состояния суперпозиции будут разрушаться до уникального состояния, когда произойдет a observation. Современные технологии квантового отжига применяют физическую силу к двум квантовым битам, сила добавляет ограничения на кубиты, поэтому при наблюдении кубит будет иметь более высокую вероятность свернуть к результату, который мы желаем видеть.

Ссылка:

• Как работает квантовая машина