Можете ли да обясните каква е разликата между квантов компютър и нормален компютър, неговите предимства и недостатъци?


Отговор 1:

Ще се опитам да обясня как работи квантовият компютър от гледна точка на фундаменталната квантова механика. По-специално, до известна степен разбирам квантовата механика и знам какво е квантов компютър, така че ще се опитам да дестилирам това в начина, по който те могат да работят.

Квантовият компютър използва кубити, които са квантови битове. Кубитите могат да съществуват в суперпозиция от две състояния на измерване до момента, в който са измерени. Измерването дава една от двете възможни стойности, точно като класически бит.

Квантовата логика се състои в това да можеш да манипулираш кубитите, без да ги измерваш. Това включва манипулиране на суперпозицията на единични кубити, както и взаимодействия между кубитите. Всички тези взаимодействия се наричат ​​унитарни, защото могат да бъдат описани от хамилтонов оператор, който развива квантовото състояние във времето без загуба на информация.

Един квантов алгоритъм приема няколко входни кубита, които заедно представляват начална функция на квантовата вълна. Алгоритъмът е кодиран в подреждането на квантово логически елементи, които определят как се развива квантовата вълнова функция във времето. След като вълновата функция се разви покрай всички порти, можете да прочетете изхода, който свива всеки кубит в едно от двете двоични състояния.

Като цяло квантовият компютър е устройство, което приема специфична квантова вълнова функция и я развива според някакъв специфичен хамилтонов алгоритъм, така че крайното измерване на състоянието да се срине в желаното решение. Като цяло ще трябва да стартирате еволюцията много пъти, за да определите средния измерен резултат, който трябва да бъде желаният резултат.

Как така всичко това работи?

Номерът се крие в еволюцията на квантовото състояние. Подреждането на портите, които определят алгоритъма, определя мрежа от логически решения. Квантовата механика обаче позволява да се вземат всички решения наведнъж. Някои решения са добри, а други - лоши. Добрите решения трябва да се намесват конструктивно, докато лошите решения се намесват разрушително. Това обаче означава, че всички решения се вземат и тестват всеки път, когато алгоритъмът се изпълнява. Това е източникът на потенциалната скорост. За разлика от тях, класическият компютър трябва да взима определени решения, така че да може да се тества само едно възможно дърво на решения наведнъж.

Един квантов компютър може да се разбере най-добре от гледна точка на интегралния подход на Lagrangian или път. Лагранжийският подход показва, че еволюцията на вълновата функция е уникална, но може да се разглежда като сбор от всички възможни пътища, по които невъзможните пътеки деструктивно се намесват, оставяйки най-вероятния път. По същество всички възможности са тествани.

Това се разбира под квантов паралелизъм. Но трикът е да определите хамилтониан, който съответства на проблема, който искате да решите. Това е квантовият алгоритъм и определено не е тривиално да се намерят жизнеспособни алгоритми. Ето защо има само шепа добре познати квантови алгоритми, като алгоритъм за основен факторинг на Shor и алгоритъм за търсене на Grover. Квантовите симулации са по-прави напред, защото просто трябва да картографирате желания хамилтонов в този на квантовата логика.

Надяваме се, че това дава някаква представа какво е квантов компютър и какво не е.

В момента квантовият компютър е много по-квантов и далеч по-малко компютър, но това може да се промени. След като бъдат разработени големи квантови компютърни архитектури, очаквам да бъдат разработени и инструменти за програмиране на по-високо ниво.


Отговор 2:

Квантовите компютри са толкова различни от конвенционалните компютри, че е жалко, че използваме една и съща дума за тях.

Квантовите компютри решават определени математически проблеми, които иначе са изключително трудни за разрешаване. Но вие трябва да можете да формулирам въпроса си математически.

Компютрите за конвенции са устройства за комуникация и управление, които използват малко математика в своите операции. Основната им функция е да движат и трансформират данни.


Отговор 3:

Квантовите компютри са толкова различни от конвенционалните компютри, че е жалко, че използваме една и съща дума за тях.

Квантовите компютри решават определени математически проблеми, които иначе са изключително трудни за разрешаване. Но вие трябва да можете да формулирам въпроса си математически.

Компютрите за конвенции са устройства за комуникация и управление, които използват малко математика в своите операции. Основната им функция е да движат и трансформират данни.