Quantum Computer analog หรือไม่?

เราเคยมีคอมพิวเตอร์แอนะล็อกเมื่อหลายสิบปีก่อน คอมพิวเตอร์ยุคใหม่เป็นดิจิตอล คอมพิวเตอร์ควอนตัมล่ะ? มันเป็นแบบอะนาล็อกหรือดิจิตอล ฉันถามสิ่งนี้เนื่องจากควิบิตอาจมีหลายสิ่งในเวลาเดียวกัน

ไม่คอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่เหมือนกับคอมพิวเตอร์อะนาล็อก (อย่างน้อยก็ในหลักการ)

คอมพิวเตอร์อะนาล็อกจำลองปัญหา (คณิตศาสตร์) ที่จะแก้ไขโดยการสร้างระบบทางกายภาพที่ปฏิบัติตามข้อ จำกัด / กฎหมายเดียวกันกับปัญหาทางคณิตศาสตร์ คำตอบนั้นได้มาจากการสังเกตและวัดพฤติกรรมของการจำลองทางกายภาพ ความแม่นยำของมันคือการจำลอง (อาจมีผลกระทบปรสิต) ความถูกต้องของเงื่อนไขเริ่มต้นการตั้งค่าพารามิเตอร์ของปัญหาโดยเฉพาะและการวัดผลลัพธ์

ความแม่นยำอาจถูก จำกัด ด้วยช่วงการปรับใช้ของปรากฏการณ์ที่ใช้สำหรับการจำลอง ตัวอย่างเช่นหากคำตอบนั้นได้รับจากระดับน้ำในภาชนะบรรจุบางอย่างคุณอาจถูก จำกัด โดยผลกระทบของความฝืด (ซึ่งอาจคิดเป็นระดับหนึ่ง) และจากข้อเท็จจริงที่ว่าการวัดระดับน้ำที่มีความแม่นยำมากกว่านั้น โมเลกุลอาจไม่มีความหมายมากนัก

ฉันเคยคิดว่าความแตกต่างที่สำคัญคือการคำนวณแบบอะนาล็อกเป็นหลักการบนพื้นฐานของการจำลองของกฎหมายอย่างต่อเนื่องที่เกี่ยวข้องกับ reals ในขณะที่การคำนวณแบบดิจิตอลทำงานเฉพาะในชุดที่นับได้ แต่ในแง่ของความรู้ในปัจจุบันในทฤษฎีการคำนวณความแตกต่างนี้อาจไร้เดียงสาเพราะฉันสงสัยว่าฟิสิกส์สามารถ ทำเป็นระเบียบได้และใช้ reals ที่คำนวณได้เท่านั้นซึ่งมีจำนวนที่นับได้เท่านั้น

การคำนวณควอนตัมส่วนใหญ่จะช่วยให้คุณสามารถทำการคำนวณแบบดิจิตอลหลาย ๆ แบบในแบบคู่ขนาน มันเป็นผลคูณที่แน่นอนของการคำนวณหลายครั้งและดังนั้นจึงอยู่ในขอบเขตที่นับได้ คุณอาจคิดว่ามันเป็นการสร้าง cross-product ของหุ่นยนต์ที่จำลองการคำนวณของออโตมาตาสองตัวหรือมากกว่านั้นได้ง่ายขึ้น การสร้างผลิตภัณฑ์ข้าม จำกัด เหล่านี้ไม่เคยออกจากอาณาจักรที่นับได้

โดยทั่วไปการคำนวณควอนตัมคิดว่าเป็นการคำนวณแบบดิจิตอลอย่างไรก็ตามมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เรียกว่า "คอมพิวเตอร์ตัวแปรควอนตัมต่อเนื่อง" หรือ CVQC ซึ่งถือได้ว่าเป็นคอมพิวเตอร์แบบอะนาล็อก ฉันเชื่อว่าพวกเขาใช้เป็นหลักในการจำลองควอนตัม แต่พวกเขาไม่ใช่สิ่งที่ฉันได้ศึกษาดังนั้นฉันไม่รู้อะไรมากไปกว่าตัวย่อ

จากที่กล่าวมามีสิ่งต่าง ๆ เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัม "ดิจิทัล" ที่ดูคล้ายคลึงมาก ตัวอย่างเช่นสมมติว่าคุณเริ่มต้นด้วยการลงทะเบียนควอนตัมในสถานะกราวด์จากนั้นคุณจะพัฒนาสถานะเป็นหน่วยและในที่สุดก็วัดสถานะ

ในบางแง่มุมคุณเริ่มจากศูนย์คลาสสิกบิตและจบลงด้วยอาร์เรย์ของบิตคลาสสิกซึ่งเป็นผลมาจากการคำนวณ แต่การวิวัฒนาการที่รวมกันในระหว่างนั้นดูเหมือนจะคล้ายคลึงกันมาก พวกมันจะต้องถูกสร้างแบบจำลองด้วยเมทริกซ์ที่ซับซ้อนและสถานะที่เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงแบบรวมมีแอมพลิจูดจริง ฯลฯ แต่เนื่องจากผลลัพธ์เป็นดิจิตอลอย่างชัดเจนเราจึงพิจารณาการคำนวณแบบดิจิทัล

ถ้าเราสามารถ "วัด" อิเล็กตรอนหมุน wrt แกน (เช่น) และรับค่าตามอำเภอใจจริงแล้วการคำนวณควอนตัมก็จะเป็นแบบอะนาล็อก ... แต่แล้วเราก็จะมีชีวิตอยู่ในจักรวาลอื่น ๆ

ในขณะที่แผนการทำคอมพิวเตอร์ควอนตัมส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับเทคนิคดิจิทัลมีอุปกรณ์อะนาล็อกบางตัวที่เรียกว่าอะเดียแบติกควอนตัมคอมพิวเตอร์ (AQC) โปรดดูที่การทำดิจิทัลอาจทำให้คอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมปรับขนาดได้ Ars Technicaสำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม

ดูเพิ่มเติมที่Colloquium: การคำนวณควอนตัมและการคำนวณควอนตัมแบบอะนาล็อก

ฉันเชื่อว่าฉันเข้าใจพื้นฐานของคำถามของคุณ: ข้อมูลที่เข้ารหัสในหนึ่งบิตในคอมพิวเตอร์สมัยใหม่สามารถอธิบายได้ด้วยสองค่า (ไบนารี) โดยทั่วไปเขียนเป็น 0 หรือ 1 หรือ (ดีกว่าสำหรับประเด็นที่มีปัญหา) เป็น +1 หรือ -1 อย่างไรก็ตามหากคุณต้องการสิ่งนี้สามารถอธิบายได้อย่างชัดเจนว่าเป็นสิ่งที่อยู่ในขั้วโลกเหนือหรือขั้วโลกใต้ของทรงกลมคล้ายโลก นี่จะเป็นวิธีที่อธิบายอย่างละเอียดโดยไม่จำเป็นว่ามีข้อมูลเพียงเล็กน้อย แต่มันถูกต้องตามกฎหมาย นาวิเกเตอร์จะรำคาญที่จะใช้โลกแบบอะนาล็อกหรือไม่ถ้าพวกมันมีอยู่บนสองขั้วเท่านั้น?

ข้อมูลที่เข้ารหัสในคอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่สามารถเขียนเป็น +1 หรือ -1 ได้เนื่องจากข้อมูลที่เข้ารหัสใน qubit (เทียบเท่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมเท่ากับบิต) สามารถมีค่าใด ๆ ระหว่าง +1 และ -1 วิธีหนึ่งในการวาดภาพนี้อยู่บนทรงกลมที่มีเครื่องหมายละติจูดและลองจิจูดแบบอะนาล็อกเหมือนกับโลก

ทรงกลมดังกล่าวสามารถเป็นทรงกลม Bloch ซึ่งเป็นทรงกลมหน่วยที่ยืมมาจากเรขาคณิตทรงกลมที่เป็นของแข็งและตรีโกณมิติ เราสามารถให้ละติจูดและลองติจูดได้ ใหม่ที่ไม่ดีคือการเข้ารหัสจุดระหว่างเสาในขณะนี้ก่อให้เกิดความคุ้นเคยน้อยลงและจำนวนที่ซับซ้อน ข่าวดีก็คือว่าจุดใด ๆ ที่สามารถประเมินได้อย่างชัดเจนรวมถึงการอธิบายข้อมูลที่เข้ารหัสใน qubit ใช่แล้วทรงกลมของ Bloch นี้คล้ายกับโลกอะนาล็อกที่เห็นได้ชัด! ในแง่นี้ฉันเห็นด้วย คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถจินตนาการได้โดยอาศัยเครื่องมือทางคณิตศาสตร์แบบอะนาล็อก