Môžete mi vysvetliť, aký je rozdiel medzi kvantovým počítačom a bežným počítačom, jeho výhodami a nevýhodami?


Odpoveď 1:

Pokúsim sa vysvetliť, ako kvantový počítač funguje z hľadiska základnej kvantovej mechaniky. Konkrétne do istej miery rozumiem kvantovej mechanike a viem, čo je kvantový počítač, preto sa pokúsim o to, ako môžu fungovať.

Kvantový počítač používa qubity, čo sú kvantové bity. Qubity môžu existovať v superpozícii dvoch stavov merania až do času, keď sú merané. Meranie poskytuje jednu z dvoch možných hodnôt, rovnako ako klasický bit.

Kvantová logika spočíva v schopnosti manipulovať s qubits bez ich merania. To zahŕňa manipuláciu so superpozíciou jednoduchých quitov, ako aj interakcie medzi qubitmi. Všetky tieto interakcie sa nazývajú unitárne, pretože ich môže opísať hamiltonovský operátor, ktorý v priebehu času vyvinie kvantový stav bez straty informácií.

Kvantový algoritmus zaberá množstvo vstupných qubitov, ktoré spolu predstavujú počiatočnú funkciu kvantovej vlny. Algoritmus je zakódovaný do usporiadania kvantových logických prvkov, ktoré určujú vývoj kvantovej vlnovej funkcie v čase. Akonáhle sa vlna vyvinula okolo všetkých brán, môžete prečítať výstup, ktorý zbalí každú hranicu do jedného z dvoch binárnych stavov.

Celkovo je kvantový počítač zariadenie, ktoré má špecifickú kvantovú vlnovú funkciu a vyvíja ho podľa určitého špecifického Hamiltonovského algoritmu tak, že meranie konečného stavu sa zhroutí do požadovaného riešenia. Vo všeobecnosti je potrebné, aby ste evolúciu vykonávali mnohokrát, aby ste určili priemerný nameraný výsledok, ktorý by mal byť požadovaný výstup.

Ako to na Zemi funguje?

Trik spočíva vo vývoji kvantového stavu. Usporiadanie brán, ktoré definujú algoritmus, definuje sieť logických rozhodnutí. Kvantová mechanika však umožňuje prijímať všetky rozhodnutia naraz. Niektoré rozhodnutia sú dobré a niektoré zlé. Dobré rozhodnutia by mali konštruktívne zasahovať, zatiaľ čo zlé rozhodnutia deštruktívne zasahovať. To však znamená, že všetky rozhodnutia sa prijímajú a testujú pri každom spustení algoritmu. Toto je zdroj možného zrýchlenia. Naproti tomu klasický počítač musí robiť jednoznačné rozhodnutia tak, aby bolo možné súčasne otestovať iba jeden možný rozhodovací strom.

Kvantový počítač možno najlepšie pochopiť z hľadiska Lagrangovského alebo integrálneho prístupu k ceste. Lagrangovský prístup ukazuje, že vývoj vlnovej funkcie je jedinečný, ale možno ho považovať za súčet všetkých možných ciest, kde nepravdepodobné cesty deštruktívne narušujú opúšťanie najpravdepodobnejšej cesty. V podstate sa testujú všetky možnosti.

To sa myslí kvantovým paralelizmom. Trik však spočíva v tom, že definujeme hamiltonovský jazyk, ktorý zodpovedá problému, ktorý chcete vyriešiť. Toto je kvantový algoritmus a určite nie je triviálne nájsť životaschopné algoritmy. Preto existuje iba hŕstka dobre známych kvantových algoritmov, ako je napríklad Shorov algoritmus primárneho faktoringu a Groverov vyhľadávací algoritmus. Kvantové simulácie sú priamočiarejšie, pretože jednoducho musíte mapovať požadovaného Hamiltoniana na kvantovú logiku.

Dúfajme, že to dá nejakú predstavu o tom, čo je kvantový počítač a čo nie.

V súčasnosti je kvantový počítač oveľa kvantovejší a oveľa menší počítač, ale to by sa mohlo zmeniť. Keď sa vyvinú veľké kvantové počítačové architektúry, očakávam, že sa vyvinú aj programovacie nástroje na vyššej úrovni.


Odpoveď 2:

Kvantové počítače sú také odlišné od bežných počítačov, že je škoda, že pre ne používame rovnaké slovo.

Kvantové počítače riešia určité matematické problémy, ktoré je inak veľmi ťažké vyriešiť. Musíte ma však vedieť matematicky sformulovať.

Konvenčné počítače sú komunikačné a kontrolné zariadenia, ktoré pri svojich operáciách používajú trochu matematiky. Ich hlavnou funkciou je pohyb a transformácia údajov.


Odpoveď 3:

Kvantové počítače sú také odlišné od bežných počítačov, že je škoda, že pre ne používame rovnaké slovo.

Kvantové počítače riešia určité matematické problémy, ktoré je inak veľmi ťažké vyriešiť. Musíte ma však vedieť matematicky sformulovať.

Konvenčné počítače sú komunikačné a kontrolné zariadenia, ktoré pri svojich operáciách používajú trochu matematiky. Ich hlavnou funkciou je pohyb a transformácia údajov.