การคำนวณควอนตัมมีประโยชน์อะไรบ้าง?

พวกเราส่วนใหญ่ในเว็บไซต์นี้เชื่อว่าการคำนวณควอนตัมจะใช้งานได้ อย่างไรก็ตามมาเล่นเป็นทนายของปีศาจ ลองนึกภาพว่าในทันใดนั้นเราก็พบสิ่งกีดขวางพื้นฐานบางอย่างที่ขัดขวางการพัฒนาต่อไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสากล บางทีเราอาจถูก จำกัด ให้ใช้อุปกรณ์ NISQ (Noisy, Intermediate Scale Quantum) 50-200 qubits เพื่อการโต้แย้ง การศึกษาการคำนวณควอนตัม (ทดลอง) หยุดกะทันหันและไม่มีความคืบหน้าเพิ่มเติม

มีอะไรดีบ้างจากการศึกษาคอมพิวเตอร์ควอนตัม?

โดยสิ่งนี้ฉันหมายถึงเทคโนโลยีควอนตัมที่คาดว่าจะได้รับซึ่งเป็นผู้สมัครที่ชัดเจนที่สุดคือการกระจายคีย์ควอนตัม แต่ยังมีผลลัพธ์ทางเทคนิคที่ฟีดเข้าไปในสาขาอื่น แทนที่จะเป็นเพียงรายการรายการคำอธิบายสั้น ๆ ของแต่ละรายการจะได้รับการชื่นชม

มีแอปพลิเคชั่นที่น่าสนใจมากมายที่ใช้เทคโนโลยีที่คล้ายคลึงกัน ห้องปฏิบัติการจำนวนมากที่ทำงานเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมยังเผยแพร่เอกสารด้วยแอพพลิเคชั่น

นี่คือบางส่วน:

การคำนวณออปติคอลทั้งหมด โดยส่วนตัวแล้วฉันคิดว่านี่มีศักยภาพมากกว่าการคำนวณควอนตัมเพราะมันแสดงให้เห็นแล้วว่ามีประโยชน์สำหรับการประมวลผลเครือข่ายประสาทอย่างรวดเร็ว(และอัลกอริทึมอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการคูณเมทริกซ์และฟังก์ชันไม่เชิงเส้น) เหล่านี้ระบบบนชิปจะทำในห้องปฏิบัติการเดียว (และคนเดียว) เป็นวัดที่ใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงเส้น การออกแบบระบบที่สามารถทำงานได้เร็วกว่าความเร็วสัญญาณนาฬิกากึ่งตัวนำการลดพลังงานขั้นต่ำต่อการใช้งานโดยใช้แสงและการขนานที่เพิ่มขึ้นอาจทำให้เราไปได้ไกลมากโดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนสถาปัตยกรรมอัลกอริธึม

จำลองควอนตัม ความฝันดั้งเดิมของ Richard Feynman สำหรับ "คอมพิวเตอร์ควอนตัม" ตอนนี้คือสิ่งที่เรียกว่า "เครื่องจำลองแบบอะนาล็อกควอนตัม" ธรรมชาติทำหน้าที่เหมือนธรรมชาติ อาจเป็นการยากที่จะคำนวณเชิงวิเคราะห์หรือแบบดิจิทัลว่าอะตอมของไฮโดรเจนทำงานอย่างไร แต่การใช้ระบบที่มีมิลโตเนียนคล้ายกันสามารถ "ทำคณิตศาสตร์ให้คุณ" เครื่องฉายภาพ (ซึ่งบางครั้งใช้สำหรับการคำนวณควอนตัมของไอออน ) สามารถใช้สำหรับเครื่องจำลองควอนตัมเหล่านี้ เป็นการยากมากที่จะทำการคำนวณโมเลกุลโดยใช้ฟิสิกส์พื้นฐานและเคมีที่เต็มไปด้วยการวิเคราะห์พฤติกรรมเพื่อจัดการกับปัญหาเหล่านี้

ควอนตัมรัฐฟื้นฟู ปัญหาแบบเปิดที่ไม่ได้กล่าวถึงโดยทั่วไปในข้อมูลควอนตัมและการคำนวณคือวิธีการสร้างรัฐคิวบิทที่มีการพันกันสูง แม้ว่าการคำนวณควอนตัมจะไม่ได้ผลความก้าวหน้าในคำถามเปิดเหล่านี้อาจเป็นประโยชน์ในอนาคต (ตัวอย่างเช่นโปรโตคอลการกระจายคีย์และทฤษฎีสารสนเทศ)

การสื่อสารควอนตัม การแจกแจงคีย์ควอนตัมอาจเป็นแอปพลิเคชั่นที่ใช้งานได้จริงเพียงอย่างเดียวที่สร้างขึ้นจากข้อมูลควอนตัม จะช่วยให้ข้อมูลที่จะถ่ายโอนอย่างปลอดภัยโดยไม่ต้องเป็นไปได้ของการดักฟัง การดำเนินการโฟตอนเกทความเที่ยงตรงสูง (สร้างขึ้นสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม) สามารถอนุญาตให้ผู้ทำทวนสัญญาณควอนตัมที่มีประสิทธิภาพซึ่งสามารถขยายระยะทางสูงสุดที่สามารถเดินทางได้

กิจกรรมที่สนุกสนานเป็นพิเศษ โดยส่วนตัวแล้วฉันคิดว่าสิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือการตอบว่าสมองเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมหรือไม่ ความเป็นไปได้ของสมองในการเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้เกิดขึ้นโดยนักฟิสิกส์หลายคนในช่วงสิบปีที่ผ่านมาทำให้สมองมีอุณหภูมิสูงขึ้นเพื่อทำลายการเชื่อมโยงกัน แต่เมื่อไม่นานมานี้นักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียง หนึ่งในการอภิปรายว่าสปินนิวเคลียร์สามารถเป็นสื่อกลางของข้อมูลควอนตัมได้อย่างไรอีกหนึ่งการอภิปรายว่าจะทำการทดลองอย่างไรเพื่อตรวจสอบว่าซอนทำงานเป็นท่อนำคลื่นหรือไม่

ดำเนินการและตรวจสอบการทดลองทางควอนตัมขั้นพื้นฐาน ก่อนที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมควอนตัมของ IBM และอาลีบาบาคุณจะต้องมีห้องปฏิบัติการที่มีราคาแพงเพื่อทำการทดลอง CHSH หรือ GHZ อย่างง่าย แน่นอน qubits ในคอมพิวเตอร์ IBM ไม่ใช่ช่องโหว่ แต่หลายสถาบันและวิทยาลัยไม่สามารถซื้อสิ่งอำนวยความสะดวกในการทดลองที่ดีกว่าภายในงบประมาณฟิสิกส์ได้ ดังนั้นการทดลองทางกลศาสตร์ควอนตัมขั้นพื้นฐานสามารถทำได้ง่ายมาก

เครื่องมือการเขียนโปรแกรมและการทดสอบควอนตัม นอกจากนี้การวิจัยพื้นฐานในการเขียนโปรแกรมเครื่องมือคอมพิวเตอร์ควอนตัมเช่นคอมไพเลอร์และอัลกอริทึมการทำแผนที่สามารถทดสอบได้บนเครื่องจริง

สิ่งนี้นำไปสู่เอกสาร 113 ฉบับที่มีอัลกอริทึมควอนตัมจริงและทดสอบสำหรับคอมพิวเตอร์ IBM เพียงอย่างเดียวและอื่น ๆ โดยทั่วไป เอกสาร qc

การคิดเกี่ยวกับความสามารถทางทฤษฎีของคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้นำไปสู่ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับทฤษฎีของคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม

ตัวอย่างหนึ่งคือการพิสูจน์ว่าระดับความซับซ้อน (คลาสสิก) PPถูกปิดภายใต้จุดตัด ในขณะที่มีการพิสูจน์แบบดั้งเดิมอย่างหมดจดเนื่องจาก Beigel, Reingold และ Spielman มีข้อพิสูจน์ที่ง่ายกว่าที่ใช้แนวคิดจากการคำนวณควอนตัม

ตัวอย่างที่น่าประทับใจยิ่งกว่าคืออัลกอริทึมการแนะนำแบบดั้งเดิม ( 1 , 2 , 3 ) ที่ค้นพบโดย Ewin Tang และผู้ทำงานร่วมกันซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากอัลกอริทึม Kerendis-Prakash ควอนตัม อัลกอริธึมเหล่านี้เป็นของใหม่อย่างแท้จริงและอาจไม่ได้รับการค้นพบหากไม่มีแรงบันดาลใจของอัลกอริทึมควอนตัม

การใช้งานอุปกรณ์ NISQ ในลักษณะที่แสดงให้เห็นว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมมีประสิทธิภาพสูงกว่าทำให้คริสตจักรทัวริสต์ (ECT) เป็นโมฆะ

Tomes ขนาดใหญ่เขียนเกี่ยวกับวิทยานิพนธ์ทัวริงของโบสถ์ (ไม่ขยาย) โดยมีความหมายสำหรับสาขาของปรัชญาเช่นปรัชญาของจิตใจ

ความจริงที่ว่า ECT นั้นไม่เพียง แต่เป็นเท็จแต่ยังมีแนวโน้มที่ผิดพลาดโดยอาศัยการมีอยู่ของอุปกรณ์ NISQ ที่น่าเชื่อถือในการเตรียมรัฐที่มีความยุ่งเหยิงอย่างสูงในมิติที่สูงพอฉันคิดว่าในทำนองเดียวกัน

มันเป็นเรื่องยากที่ผู้อำนวยการด้านปรัชญานำทางสามารถปลอมแปลงในห้องปฏิบัติการ