Dokážete vysvětlit, jaký je rozdíl mezi kvantovým počítačem a běžným počítačem, jeho výhodami a nevýhodami?


Odpověď 1:

Pokusím se vysvětlit, jak kvantový počítač funguje z pohledu základní kvantové mechaniky. Zejména chápu kvantovou mechaniku do určité míry a vím, co je kvantový počítač, takže se pokusím toto vyjádřit, jak mohou případně fungovat.

Kvantový počítač používá qubity, což jsou kvantové bity. Qubity mohou existovat v superpozici dvou stavů měření až do doby, kdy jsou změřeny. Měření poskytuje jednu ze dvou možných hodnot, stejně jako klasický bit.

Kvantová logika zahrnuje schopnost manipulovat s qubity bez jejich měření. To zahrnuje manipulaci superpozice jednotlivých qubits stejně jako interakce mezi qubits. Všechny tyto interakce se nazývají unitární, protože je lze popsat hamiltonovským operátorem, který vyvíjí kvantový stav v čase bez ztráty informací.

Kvantový algoritmus bere řadu vstupních qubitů, které společně představují počáteční funkci kvantové vlny. Algoritmus je zakódován do uspořádání kvantových logických prvků, které určují, jak se kvantová vlnová funkce vyvíjí v čase. Jakmile se vlna vyvinula kolem všech bran, můžete přečíst výstup, který sbalí každý qubit do jednoho ze dvou binárních stavů.

Celkově je kvantový počítač zařízení, které bere specifickou kvantovou vlnovou funkci a vyvíjí ji podle nějakého specifického Hamiltonovského algoritmu tak, že měření konečného stavu se zhroutí do požadovaného řešení. Obecně budete muset evoluci provést mnohokrát, abyste určili průměrný měřený výsledek, což by měl být požadovaný výstup.

Jak to všechno funguje?

Trik spočívá ve vývoji kvantového stavu. Uspořádání bran, které definují algoritmus, definuje síť logických rozhodnutí. Kvantová mechanika však umožňuje přijímat všechna rozhodnutí najednou. Některá rozhodnutí jsou dobrá a jiná špatná. Dobrá rozhodnutí by měla konstruktivně zasahovat, zatímco špatná rozhodnutí destruktivně zasahovat. To však znamená, že všechna rozhodnutí jsou přijímána a testována při každém spuštění algoritmu. To je zdroj potenciálního zrychlení. Naproti tomu klasický počítač musí učinit určitá rozhodnutí tak, aby najednou bylo možné testovat pouze jeden možný rozhodovací strom.

Kvantový počítač lze nejlépe pochopit z hlediska Lagrangiánského přístupu nebo integrálu cesty. Lagrangiánský přístup ukazuje, že vývoj vlnové funkce je jedinečný, ale lze jej považovat za součet všech možných cest, kde nepravděpodobné cesty destruktivně narušují opuštění nejpravděpodobnější cesty. V podstatě jsou testovány všechny možnosti.

To se rozumí kvantovým paralelismem. Trik je však definovat Hamiltonián, který odpovídá problému, který chcete vyřešit. Toto je kvantový algoritmus a rozhodně není triviální najít životaschopné algoritmy. Proto existuje jen hrstka dobře známých kvantových algoritmů, jako je Shorův hlavní faktoringový algoritmus a Groverův vyhledávací algoritmus. Kvantové simulace jsou přímočařejší, protože stačí jednoduše namapovat požadovaný Hamiltonián na kvantovou logiku.

Doufejme, že to dá nějakou představu o tom, co je kvantový počítač a co není.

V současné době je kvantový počítač mnohem kvantově a mnohem méně počítač, ale to by se mohlo změnit. Jakmile budou vyvinuty velké kvantové počítačové architektury, očekávám, že budou vyvinuty také programovací nástroje vyšší úrovně.


Odpověď 2:

Kvantové počítače jsou tak odlišné od konvenčních počítačů, že je škoda, že pro ně používáme stejné slovo.

Kvantové počítače řeší určité matematické problémy, které jsou jinak velmi obtížně řešitelné. Ale musíte mi umět matematicky formulovat vaši otázku.

Konvenční počítače jsou komunikační a kontrolní zařízení, která ve svých operacích používají trochu matematiky. Jejich hlavní funkcí je přesouvat a transformovat data.


Odpověď 3:

Kvantové počítače jsou tak odlišné od konvenčních počítačů, že je škoda, že pro ně používáme stejné slovo.

Kvantové počítače řeší určité matematické problémy, které jsou jinak velmi obtížně řešitelné. Ale musíte mi umět matematicky formulovat vaši otázku.

Konvenční počítače jsou komunikační a kontrolní zařízení, která ve svých operacích používají trochu matematiky. Jejich hlavní funkcí je přesouvat a transformovat data.