Puoi spiegare qual è la differenza tra un computer quantistico e un computer normale, i suoi vantaggi e svantaggi?


Risposta 1:

Proverò a spiegare come funziona un computer quantistico dalla prospettiva fondamentale della meccanica quantistica. In particolare, capisco la meccanica quantistica in una certa misura e so cos'è un computer quantistico, quindi cercherò di distillare questo in come possono eventualmente funzionare.

Un computer quantistico usa qubit, che sono bit quantici. I Qubit possono esistere in una sovrapposizione di due stati di misurazione fino al momento in cui vengono misurati. La misurazione fornisce uno dei due valori possibili, proprio come un bit classico.

La logica quantistica comprende la capacità di manipolare i qubit senza misurarli. Ciò comprende la manipolazione della sovrapposizione di singoli qubit e le interazioni tra i qubit. Tutte queste interazioni sono chiamate unitarie, perché possono essere descritte da un operatore hamiltoniano che evolve lo stato quantico nel tempo senza alcuna perdita di informazioni.

Un algoritmo quantistico accetta un numero di qubit di input, che insieme rappresentano una funzione d'onda quantistica iniziale. L'algoritmo è codificato nella disposizione degli elementi di logica quantistica, che determinano come la funzione d'onda quantistica si evolve nel tempo. Una volta che la funzione d'onda si è evoluta oltre tutte le porte, è possibile leggere l'output, che comprime ogni qubit in uno dei due stati binari.

In totale, un computer quantistico è un dispositivo che accetta una specifica funzione d'onda quantica e la evolve secondo un algoritmo Hamiltoniano specifico in modo tale che la misurazione dello stato finale collassi nella soluzione desiderata. In genere è necessario eseguire l'evoluzione più volte per determinare il risultato misurato medio, che dovrebbe essere l'output desiderato.

Come diavolo funziona tutto questo?

Il trucco sta nell'evoluzione dello stato quantico. La disposizione delle porte che definiscono l'algoritmo definisce una rete di decisioni logiche. Tuttavia, la meccanica quantistica consente di prendere tutte le decisioni contemporaneamente. Alcune decisioni sono buone e alcune sono cattive. Le buone decisioni dovrebbero interferire in modo costruttivo, mentre le cattive decisioni interferiscono in modo distruttivo. Tuttavia, ciò significa che tutte le decisioni vengono prese e testate ogni volta che viene eseguito l'algoritmo. Questa è la fonte della potenziale accelerazione. Al contrario, un computer classico deve prendere decisioni precise in modo tale che sia possibile testare un solo albero decisionale alla volta.

Un computer quantistico può essere meglio compreso in termini di approccio lagrangiano o integrale. L'approccio lagrangiano mostra che l'evoluzione della funzione d'onda è unica ma può essere considerata come una somma di tutti i possibili percorsi in cui i percorsi improbabili interferiscono distruttivamente lasciando il percorso più probabile. In sostanza tutte le possibilità sono testate.

Questo è ciò che si intende per parallelismo quantistico. Tuttavia, il trucco è definire un hamiltoniano che corrisponda al problema che si desidera risolvere. Questo è l'algoritmo quantistico e non è assolutamente banale trovare algoritmi fattibili. Ecco perché ci sono solo una manciata di noti algoritmi quantistici come l'algoritmo di factoring principale di Shor e l'algoritmo di ricerca di Grover. Le simulazioni quantistiche sono più semplici perché è sufficiente mappare l'hamiltoniano desiderato su quello della logica quantistica.

Spero che questo dia un'idea di cosa sia un computer quantistico e di cosa non lo sia.

Attualmente un computer quantistico è molto più quantico e molto meno computer, ma ciò potrebbe cambiare. Una volta sviluppate grandi architetture di computer quantistiche, mi aspetto che vengano sviluppati anche strumenti di programmazione di livello superiore.


Risposta 2:

I computer quantistici sono così diversi dai computer convenzionali che è un peccato che usiamo la stessa parola per loro.

I computer quantistici risolvono alcuni problemi matematici che altrimenti sarebbero estremamente difficili da risolvere. Ma devi essere in grado di formulare matematicamente la tua domanda.

I computer delle convenzioni sono dispositivi di comunicazione e controllo che utilizzano un po 'di matematica nelle loro operazioni. La loro funzione principale è di spostare e trasformare i dati.


Risposta 3:

I computer quantistici sono così diversi dai computer convenzionali che è un peccato che usiamo la stessa parola per loro.

I computer quantistici risolvono alcuni problemi matematici che altrimenti sarebbero estremamente difficili da risolvere. Ma devi essere in grado di formulare matematicamente la tua domanda.

I computer delle convenzioni sono dispositivi di comunicazione e controllo che utilizzano un po 'di matematica nelle loro operazioni. La loro funzione principale è di spostare e trasformare i dati.