Những gì sử dụng đã tính toán lượng tử được?

Hầu hết chúng ta trên trang web này tin rằng điện toán lượng tử sẽ hoạt động. Tuy nhiên, hãy chơi người ủng hộ của quỷ. Hãy tưởng tượng rằng chúng ta đột nhiên gặp phải một số vấp ngã cơ bản ngăn cản sự phát triển hơn nữa đối với một máy tính lượng tử phổ quát. Có lẽ chúng tôi giới hạn ở một thiết bị NISQ (Tiếng ồn, Lượng tử quy mô trung gian) là 50-200 qubit, vì lý do tranh luận. Nghiên cứu về điện toán lượng tử (thực nghiệm) đột nhiên dừng lại và không có tiến bộ nào được thực hiện.

Những gì tốt đã được đưa ra từ nghiên cứu về máy tính lượng tử?

Bằng cách này, ý tôi là các công nghệ lượng tử có thể thực hiện được, ứng cử viên rõ ràng nhất là Phân phối khóa lượng tử, nhưng cũng là kết quả kỹ thuật cung cấp cho các lĩnh vực khác. Thay vì chỉ đơn giản là một danh sách các mục, một mô tả ngắn gọn về mỗi mục sẽ được đánh giá cao.

Có rất nhiều ứng dụng thú vị sử dụng công nghệ tương tự. Rất nhiều phòng thí nghiệm hoạt động theo hướng điện toán lượng tử cũng xuất bản các bài báo với các ứng dụng này.

Đây là một số:

Tính toán toàn quang. Cá nhân, tôi nghĩ rằng điều này có tiềm năng hơn so với điện toán lượng tử, vì nó đã được chứng minh là hữu ích để xử lý nhanh chóng các mạng thần kinh (và các thuật toán khác liên quan đến nhân ma trận và các hàm phi tuyến). Các hệ thống trên chip này được chế tạo trong cùng phòng thí nghiệm (và cùng người) với máy tính lượng tử tuyến tính dựa trên đo lường . Thiết kế các hệ thống có khả năng hoạt động nhanh hơn tốc độ xung nhịp bán dẫn, giảm công suất tối thiểu trên mỗi hoạt động bằng ánh sáng và tăng song song có thể sẽ đưa chúng ta đi rất xa mà không cần thay đổi kiến ​​trúc thuật toán.

Mô phỏng lượng tử . Giấc mơ ban đầu của Richard Feynman về "máy tính lượng tử" giờ đây được gọi là "mô phỏng tương tự lượng tử". Thiên nhiên hành động như thiên nhiên. Có thể khó tính toán phân tích hoặc kỹ thuật số cách một nguyên tử Hydrogen hoạt động, nhưng sử dụng một hệ thống có Hamiltonian tương tự có thể "làm toán cho bạn". Mạng quang ( đôi khi được sử dụng để tính toán lượng tử của các ion ) có thể được sử dụng cho các mô phỏng lượng tử này. Rất khó để thực hiện các tính toán của các phân tử sử dụng vật lý cơ bản và hóa học có đầy đủ các phương pháp phỏng đoán để đối phó với những khó khăn này.

Tái thiết nhà nước lượng tử . Một vấn đề thường không được đề cập đến trong thông tin lượng tử và điện toán là làm thế nào để tái cấu trúc các trạng thái vướng víu qbit cao. Ngay cả khi điện toán lượng tử không hoạt động, những tiến bộ trong những câu hỏi mở này có thể hữu ích trong tương lai (ví dụ, các giao thức phân phối chính và lý thuyết thông tin).

Truyền thông lượng tử. Phân phối khóa lượng tử có lẽ là ứng dụng thực tế duy nhất được tạo ra cho đến nay từ thông tin lượng tử. Nó cho phép thông tin được chuyển một cách an toàn mà không có khả năng nghe lén. Các hoạt động cổng photon có độ chính xác cao (được tạo cho máy tính lượng tử) có thể cho phép các bộ lặp lượng tử hiệu quả , có thể mở rộng khoảng cách tối đa có thể đi được.

Thêm những điều thú vị. Cá nhân, tôi nghĩ điều thú vị nhất là trả lời nếu bộ não là một máy tính lượng tử. Khả năng của bộ não là một máy tính lượng tử đã được nhiều nhà vật lý quan sát trong thập kỷ qua, loại bỏ nhiệt độ cao của não để phá hủy sự kết hợp, nhưng các nhà vật lý rất có uy tín (và đáng khen ngợi) gần đây đã thách thức khái niệm này. Một cuộc thảo luận về cách các spin hạt nhân có thể là trung gian của thông tin lượng tử, một cuộc thảo luận khác về cách các thí nghiệm có thể được thực hiện để điều tra nếu các sợi trục hoạt động như ống dẫn sóng.

Thực hiện và kiểm tra các thí nghiệm cơ học lượng tử cơ bản Trước khi máy tính đám mây lượng tử của IBM và alibaba, bạn sẽ cần một phòng thí nghiệm đắt tiền để thực hiện các thí nghiệm CHSH hoặc GHZ đơn giản. Tất nhiên, các qubit trong máy tính IBM không phải là lỗ hổng miễn phí, nhưng nhiều viện và trường đại học cũng không thể có các cơ sở thí nghiệm tốt hơn được mua trong ngân sách vật lý của họ. Vì vậy, các thí nghiệm cơ học lượng tử cơ bản có thể được thực hiện rất dễ dàng.

Các công cụ và thí nghiệm lập trình lượng tử Ngoài ra, nghiên cứu cơ bản về lập trình các công cụ máy tính lượng tử như trình biên dịch và thuật toán ánh xạ hiện có thể được kiểm tra trên các máy thật

Điều này đã dẫn đến 113 bài báo với các thuật toán lượng tử thực và đã được thử nghiệm cho riêng máy tính ibm và nhiều hơn nữa nói chung. giấy tờ qc

Suy nghĩ về khả năng lý thuyết của máy tính lượng tử đã dẫn đến những hiểu biết quan trọng về lý thuyết của máy tính cổ điển.

Một ví dụ là bằng chứng cho thấy lớp PP phức tạp (cổ điển) được đóng dưới giao lộ. Mặc dù đã có một bằng chứng cổ điển thuần túy do Beigel, Reingold và Spielman, nhưng vẫn tồn tại một bằng chứng đơn giản hơn sử dụng các khái niệm từ điện toán lượng tử.

Một ví dụ ấn tượng hơn là các thuật toán đề xuất cổ điển ( 1 , 2 , 3 ) được phát hiện bởi Ewin Tang và cộng tác viên, được lấy cảm hứng từ thuật toán lượng tử Kerendis-Prakash. Các thuật toán này thực sự mới và có thể không được phát hiện nếu không có cảm hứng của thuật toán lượng tử.

Thực hiện một thiết bị NISQ theo cách không có hiệu quả vượt trội so với một máy tính cổ điển làm mất hiệu lực Luận án Turing Church-Turing mở rộng (ECT).

Các tập sách đồ sộ viết về Luận án Giáo hội (không mở rộng), với hàm ý cho các nhánh của triết học như triết học của tâm trí.

Thực tế là ECT không chỉ sai lệch mà còn có khả năng sai chỉ nhờ vào sự tồn tại của một thiết bị NISQ đáng tin cậy chuẩn bị một trạng thái vướng víu cao trong chiều kích đủ cao, tôi nghĩ tương tự cũng có một số ý nghĩa triết học khá sâu sắc.

Thật hiếm khi các hiệu trưởng triết học có thể bị làm sai lệch trong phòng thí nghiệm.