Điều gì đặc biệt làm cho máy tính lượng tử hữu ích?

Tôi biết rằng máy tính lượng tử có thể xử lý sự chồng chất của tất cả các trạng thái có thể với một lần chuyển qua logic.

Đó dường như là những gì mọi người chỉ ra là những gì làm cho máy tính lượng tử trở nên đặc biệt hoặc hữu ích.

Tuy nhiên, sau khi bạn đã xử lý các đầu vào chồng chất, bạn có một kết quả siêu chồng, trong đó bạn chỉ có thể hỏi một câu hỏi duy nhất và nó thu gọn thành một giá trị duy nhất. Tôi cũng biết rằng hiện tại không thể sao chép trạng thái chồng chất, vì vậy bạn bị mắc kẹt khi nhận được câu trả lời cho câu hỏi đó.

Trong cả hai trường hợp, có vẻ như khả năng xử lý đa năng đó thực sự không mang lại cho bạn bất cứ điều gì vì nó thực sự hiệu quả như thể chỉ có một trạng thái được xử lý.

Có phải tôi đang hiểu sai mọi thứ, hay sự hữu ích thực sự của điện toán lượng tử đến từ một thứ khác?

Bất cứ ai có thể giải thích những gì khác là gì?

Giao thoa triệt tiêu là điều cơ bản làm cho máy tính lượng tử mạnh hơn. Trong một tính toán xác suất cổ điển, có hai đường dẫn đến đầu ra luôn làm cho kết quả đó có nhiều khả năng hơn. Trong một máy tính lượng tử, nó có thể làm cho kết quả ít có khả năng hơn .

Các thuật toán lượng tử được thiết kế cẩn thận để các câu trả lời sai có xu hướng bị can thiệp triệt để, chỉ để lại các giải pháp mong muốn là kết quả đo lường. Điều này là khó khăn để làm, và không phải mọi vấn đề đều cho phép. Thuật toán tìm kiếm của Grover là một ví dụ tuyệt vời về hiệu ứng này, vì vậy đây là bài đăng cấp độ mới bắt đầu về thuật toán của Grover .

Các thuộc tính hữu ích khác máy tính lượng tử có quyền truy cập vào:

• Sự vướng víu cho sự cải thiện phối hợp và truyền thông (ví dụ phá vỡ đối xứng , mã hóa siêu nặng , kiểm tra chuông ).
• Các nguyên lý bất định cho việc mã hóa (ví dụ như phân phối khóa lượng tử , Einstein chứng nhận số ngẫu nhiên ).
• Thao tác các trạng thái vật lý thực tế để thực hiện các cảm biến lượng tử và các thiết bị thí nghiệm khác (ai sẽ không muốn thử bom phản tác dụng ?).

(Scott Aaronson thích nói mọi thứ thú vị về lượng tử là do sự chồng chất bảo toàn 2 định mức thay vì 1 phân phối xác suất như phân phối xác suất. Tất cả các hiệu ứng hữu ích cụ thể hơn mà tôi đã đề cập đều xuất phát từ toán học cơ bản.)

Một số câu hỏi của bạn là câu hỏi lý thuyết mở. Có một số cách để trả lời câu hỏi của bạn. Một cách chung để suy nghĩ về điện toán QM là nó khai thác điện tử học, tức là tính chất lượng tử của spin để tính toán. Vì vậy, đây là một bước tiếp theo hợp lý trong việc thu nhỏ điện tử / logic và tính toán nói chung. Có những giới hạn về mặt lý thuyết về chiều rộng cổng đang được cải thiện so với công nghệ chế tạo hiện tại, một hệ thống cao nguyên của luật Moores và điện tử học đại diện cho "biên giới tiếp theo".

$2^x$$x$là số lượng qubit, tức là sự gia tăng theo cấp số nhân trong khả năng tính toán để tăng tuyến tính của qubit. Điều này nghe có vẻ giống như ngoài khoa học viễn tưởng nhưng rõ ràng là một tài sản "thực / nội tại" theo như mọi người biết.

Một bước đột phá quan trọng trong năm 1996 là thuật toán của Shor , cho thấy bao thanh toán có thể được giải quyết trong "thời gian đa thức lượng tử" và nó được coi là kích thích sự quan tâm lớn trong điện toán lượng tử. Bao thanh toán tất nhiên là trung tâm của các hệ thống mật mã hiện đại trong thuật toán RSA được sử dụng rộng rãi .

Đó là một câu hỏi lý thuyết mở nếu máy tính lượng tử có thể giải quyết các vấn đề lớn khác trong thời gian "nhanh hơn". Điều này được gọi là BPP =? Câu hỏi BQP .

Một máy tính QM gây tranh cãi được chế tạo bởi DWave đã được chứng minh là "hữu ích" trong việc giải quyết một số vấn đề và họ đã trình diễn thành công một dạng quy mô lượng tử trên một loại hệ thống QM "hơi yếu" được gọi là điện toán tính toán . Đó là một câu hỏi mở cho dù nó có thể / sẽ bao giờ chứng minh sự gia tăng tốc độ không rõ ràng, tích cực theo nghiên cứu, ví dụ như Google, Nasa, Lockheed, v.v.

Trong các máy tính lượng tử ngắn không thực sự "hữu ích" theo nghĩa tương tự như máy tính cổ điển, bản chất chính xác của tính hữu dụng của chúng đang được nghiên cứu tích cực và chỉ có các hệ thống thử nghiệm / nguyên mẫu bị giới hạn tồn tại. Chúng được phỏng đoán là "ít nhất là hữu ích" như tính toán thông thường khi nhận ra chúng, và có thể / hy vọng "hữu ích hơn" theo những cách không chính xác nhất định.

Một câu trả lời khá gây tranh cãi, tuy nhiên hãy ghi nhớ nó.

tôi sẽ nói không có gì làm cho máy tính lượng tử trở nên hữu ích hơn (ít nhất là hiện tại)!

Chắc chắn, việc xử lý lý thuyết tiêu chuẩn của cơ học lượng tử vào điện toán, liên quan đến một điều trị lý thuyết cổ điển, thực sự mang đến những khả năng mới (như các câu trả lời khác đã lưu ý). Vậy bắt ở đây là gì?

$P$$NP$

Tài liệu tham khảo liên quan:

1. Có bằng chứng chính thức nào cho thấy điện toán lượng tử đang hoặc sẽ nhanh hơn điện toán cổ điển không?
2. Máy tính lượng tử được mô phỏng bởi một hệ thống cổ điển ( giấy IOP )
3. 'Máy tính lượng tử' đầu tiên không nhanh hơn PC cổ điển
4. Các phép đo lượng tử có thể đánh bại máy tính cổ điển?
5. Đánh bại một máy tính lượng tử bằng cách mô phỏng cơ học lượng tử