Kan du forklare, hvad der er forskellen mellem en kvantecomputer og en normal computer, dens fordele og ulemper?


Svar 1:

Jeg vil prøve at forklare, hvordan en kvantecomputer fungerer ud fra det grundlæggende kvantemekanik perspektiv. Især forstår jeg kvantemekanik til en vis grad, og jeg ved, hvad en kvantecomputer er, så vil prøve at destillere dette til, hvordan de muligvis kan arbejde.

En kvantecomputer bruger qubits, som er kvantebits. Qubits kan eksistere i en superposition af to målingstilstande indtil det tidspunkt, de måles. Måling giver en af ​​to mulige værdier, ligesom en klassisk bit.

Kvantelogik består i at være i stand til at manipulere qubits uden at måle dem. Dette omfatter manipulation af superpositionen af ​​enkelt qubits såvel som interaktioner mellem qubits. Alle disse interaktioner kaldes enhed, fordi de kan beskrives af en Hamilton-operatør, der udvikler kvantetilstanden i tide uden tab af information.

En kvantealgoritme tager et antal input-qubits, der tilsammen repræsenterer en indledende kvantebølgefunktion. Algoritmen er kodet i arrangementet af kvante-logiske elementer, der bestemmer, hvordan kvantebølgefunktionen udvikler sig i tiden. Når bølgefunktionen har udviklet sig forbi alle porte, kan du læse output, som kollapser hver qubit i en af ​​to binære tilstande.

I alt er en kvantecomputer en enhed, der tager en bestemt kvantebølgefunktion og udvikler den i henhold til en bestemt Hamilton-algoritme, således at den endelige tilstandsmåling kollapser til den ønskede løsning. Generelt bliver du nødt til at køre udviklingen mange gange for at bestemme det gennemsnitlige målte resultat, hvilket skal være den ønskede output.

Hvordan i alverden fungerer alt dette?

Tricket ligger i kvantetilstandens udvikling. Arrangementet af porte, der definerer algoritmen, definerer et netværk af logiske beslutninger. Kvantemekanik tillader dog, at alle beslutninger tages på én gang. Nogle beslutninger er gode, og andre er dårlige. De gode beslutninger skal blande sig konstruktivt, mens de dårlige beslutninger griber ind destruktivt. Det betyder dog, at alle beslutninger tages og testes, hver gang algoritmen køres. Dette er kilden til den potentielle hastighed. I modsætning hertil skal en klassisk computer træffe klare beslutninger, således at kun et muligt beslutningstræ kan testes ad gangen.

En kvantecomputer kan bedst forstås med hensyn til Lagrangian eller path integral tilgang. Lagrangian-tilgangen viser, at bølgefunktionsudvikling er unik, men kan betragtes som en sum af alle mulige stier, hvor usandsynlige stier ødelæggende ødelægger forlader den mest sandsynlige sti. I det væsentlige testes alle muligheder.

Dette er hvad der menes med kvanteparallalisme. Tricket er dog at definere en Hamiltonian, der svarer til det problem, du vil løse. Dette er kvantealgoritmen, og det er bestemt ikke trivielt at finde levedygtige algoritmer. Derfor er der kun en håndfuld velkendte kvantealgoritmer, såsom Shors primære factoringalgoritme og Grovers søgerealgoritme. Kvantesimuleringer er mere ligetil, fordi du blot skal kortlægge den ønskede Hamiltonian på kvantelogikens.

Forhåbentlig giver dette en idé om, hvad en kvantecomputer er, og hvad den ikke er.

I øjeblikket er en kvantecomputer langt mere kvant og langt mindre computer, men det kan ændre sig. Når store kvantecomputerarkitekturer er udviklet, forventer jeg, at programmeringsværktøjer på højere niveau også vil blive udviklet.


Svar 2:

Kvantecomputere er så forskellige fra konventionelle computere, at det er en skam, at vi bruger det samme ord til dem.

Kvantecomputere løser visse matematiske problemer, som ellers er ekstremt svære at løse. Men du må mig kunne formulere dit spørgsmål matematisk.

Konventioner computere er kommunikations- og kontrolenheder, der bruger lidt matematik i deres operationer. Deres hovedfunktion er at flytte og transformere data.


Svar 3:

Kvantecomputere er så forskellige fra konventionelle computere, at det er en skam, at vi bruger det samme ord til dem.

Kvantecomputere løser visse matematiske problemer, som ellers er ekstremt svære at løse. Men du må mig kunne formulere dit spørgsmål matematisk.

Konventioner computere er kommunikations- og kontrolenheder, der bruger lidt matematik i deres operationer. Deres hovedfunktion er at flytte og transformere data.