ควอนตัมคอมพิวเตอร์

ฉันมีปริญญาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ ฉันทำงานด้านไอทีและทำมาหลายปีแล้ว ในช่วงเวลานั้นคอมพิวเตอร์ "แบบคลาสสิก" มีขั้นสูงโดยการก้าวกระโดดและขอบเขต ตอนนี้ฉันมีไดรฟ์ดิสก์เทราไบต์ในลิ้นชักห้องนอนของฉันอยู่ในถุงเท้าโทรศัพท์ของฉันมีพลังการประมวลผลที่ยอดเยี่ยมและคอมพิวเตอร์ได้ปฏิวัติชีวิตของเรา แต่เท่าที่ฉันรู้การคำนวณควอนตัมไม่ได้ทำอะไรเลย ยิ่งไปกว่านั้นดูเหมือนว่ามันจะยังคงอยู่อย่างนั้น การคำนวณควอนตัมมาถึงจุดสิ้นสุดของหนาสี่สิบปีและการคำนวณที่แท้จริงได้ทิ้งไว้ในฝุ่น ดูไทม์ไลน์ของ Wikipedia และถามตัวคุณเองว่า adder คู่ขนานอยู่ที่ไหน Atlas หรือเทียบเท่า MU5 อยู่ที่ไหน ฉันไปมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ดูประวัติของบทความแมนเชสเตอร์คอมพิวเตอร์ใน Wikipedia คอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่แสดงความคืบหน้าคล้ายกัน ในทางตรงกันข้ามดูเหมือนว่าพวกเขาจะไม่ได้ลงจากพื้นดิน คุณจะไม่ซื้อใน PC World เร็ว ๆ นี้ คุณจะสามารถ? มันคือทั้งหมดที่โฆษณาและอากาศร้อนหรือไม่ การคำนวณควอนตัมเป็นเพียงพายในท้องฟ้า? มันเป็นเพียงแค่การติดขัดในวันพรุ่งนี้แสวงหาเร่โดยควอนตัม quacks ให้ประชาชนใจง่าย? ถ้าไม่ทำไมไม่

137 classical-computing  applications  history 

มีวิธีใดที่จะจำลองคอมพิวเตอร์ควอนตัมในคอมพิวเตอร์ปกติของฉันเพื่อที่ฉันจะสามารถทดสอบและลองภาษาการเขียนโปรแกรมควอนตัม (เช่นQ # )? ฉันหมายถึงสิ่งที่ฉันสามารถทดสอบสมมติฐานของฉันและได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำที่สุด อัปเดต:ฉันไม่ได้มองหาการจำลองคอมพิวเตอร์ควอนตัม แต่ฉันไม่แน่ใจว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะจำลองคอมพิวเตอร์ควอนตัมบนพีซีที่ไม่ใช่ควอนตัมปกติได้อย่างมีประสิทธิภาพ

64 emulation 

ฉันรู้ว่าเครื่องทัวริง1 ในทางทฤษฎีสามารถจำลอง "อะไรก็ได้" แต่ฉันไม่รู้ว่ามันสามารถจำลองบางสิ่งที่แตกต่างจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้หรือไม่ มีความพยายามทำเช่นนี้หรือมีใครพิสูจน์ได้ว่าเป็นไปได้ / ไม่ได้หรือไม่ ฉันไปเที่ยวรอบ ๆ แต่ฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญในหัวข้อนี้ดังนั้นฉันจึงไม่แน่ใจว่าจะดูที่ไหน ฉันได้พบบทความ Wikipedia เกี่ยวกับเครื่องจักรทัวริงควอนตัมแต่ฉันไม่แน่ใจว่ามันแตกต่างจาก TM คลาสสิกอย่างไร ฉันยังพบเครื่องจักร Universal Quantum Turing Machine ของ Deutschโดย W. Fouché et al. แต่มันค่อนข้างยากที่จะเข้าใจสำหรับฉัน 1. ในกรณีที่มันไม่ชัดเจนโดยทัวริงผมหมายถึงแนวคิดทางทฤษฎีไม่ใช่เครื่องทางกายภาพ (เช่นการนำแนวคิดทางทฤษฎีไปใช้)

62 simulation  quantum-turing-machine  computability-theory 

จากคำถามนี้ผมรวบรวมว่าควอนตัมคอมพิวเตอร์หลักภาษาการเขียนโปรแกรมQ #และQISKit มีโปรแกรมภาษาอื่นใดบ้างสำหรับการโปรแกรมคอมพิวเตอร์ควอนตัม มีประโยชน์บางอย่างในการเลือกรายการใดรายการหนึ่งหรือไม่ แก้ไข: ฉันกำลังมองหาภาษาการเขียนโปรแกรมไม่ใช่ตัวเลียนแบบ อีมูเลเตอร์จำลองสิ่งต่าง ๆ ภาษาการเขียนโปรแกรมเป็นวิธีการเขียนคำสั่ง (สำหรับวัตถุจริงหรือสำหรับการเลียนแบบ) อาจมีภาษาเดียวที่ใช้กับอีมูเลเตอร์หลายตัวและในทางกลับกัน

53 programming 

ฉันมาจากพื้นหลังที่ไม่ใช่วิชาฟิสิกส์และฉันสนใจที่จะติดตาม Quantum Computing โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีการเขียนโปรแกรม คำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการเริ่มต้นจะมีประโยชน์มาก

43 resource-request  programming 

คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นที่รู้กันว่าสามารถถอดรหัสในช่วงเวลาพหุนามซึ่งเป็นอัลกอริธึมการเข้ารหัสที่หลากหลายซึ่งก่อนหน้านี้เคยคิดว่าจะแก้ไขได้โดยทรัพยากรที่เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณด้วยขนาดบิตของกุญแจ ตัวอย่างที่เป็นขั้นตอนวิธีของชอร์ แต่เท่าที่ฉันรู้ไม่มีปัญหาทั้งหมดตกอยู่ในประเภทนี้ ในการสร้างปัญหาอย่างหนักสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมเราสามารถอ่านได้ นักวิจัยได้พัฒนาอัลกอริทึมคอมพิวเตอร์ที่ไม่ได้แก้ปัญหา แต่สร้างพวกเขาเพื่อวัตถุประสงค์ในการประเมินคอมพิวเตอร์ควอนตัม เรายังสามารถคาดหวังอัลกอริทึมการเข้ารหัสใหม่ซึ่งจะยากที่จะถอดรหัสโดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมได้หรือไม่? เพื่อความชัดเจน: คำถามหมายถึงการออกแบบอัลกอริทึมใหม่โดยเฉพาะ

41 complexity-theory  cryptography 

ฉันยอมรับสามเณรในสาขานี้ แต่ฉันได้อ่านแล้วในขณะที่ D-wave (หนึ่ง) เป็นอุปกรณ์ที่น่าสนใจมีข้อสงสัยเกี่ยวกับมันว่า 1) มีประโยชน์และ 2) จริง ๆ แล้วคือ 'คอมพิวเตอร์ควอนตัม' ตัวอย่างเช่น Scott Aaronson แสดงหลายครั้งว่าเขาสงสัยว่าส่วน 'ควอนตัม' ใน D-wave นั้นมีประโยชน์จริงหรือไม่: มันยังคงเป็นจริงอย่างที่ฉันได้ย้ำ ณ ที่นี่มานานหลายปีแล้วว่าเราไม่มีหลักฐานโดยตรงว่าการเชื่อมโยงควอนตัมกำลังมีบทบาทในการเร่งความเร็วที่สังเกตหรือแน่นอนว่าการพัวพันระหว่าง qubits เคยปรากฏในระบบ ตัดตอนมาจากบล็อกนี้ นอกจากนี้ส่วนวิกิพีเดียที่เกี่ยวข้องกับความสงสัยต่อ D-wave ก็เป็นระเบียบ ดังนั้นฉันถาม: ฉันรู้ว่า D-wave อ้างว่าใช้การหลอมควอนตัมบางประเภท มีหลักฐาน (dis) ของ D-wave จริง ๆ โดยใช้การหลอมควอนตัม (มีผล) ในการคำนวณหรือไม่? มันแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า D-wave นั้นมีประสิทธิภาพหรือไม่? ถ้าไม่เป็นเช่นนั้นมีภาพรวมที่ชัดเจนของงานที่พยายามทำสิ่งนี้หรือไม่?

40 performance  annealing  d-wave  classical-computing  experiment 

ดูเหมือนว่าการคำนวณควอนตัมมักถูกนำมาใช้เพื่อหมายถึงวิธีการคำนวณควอนตัมวงจรซึ่งการลงทะเบียนของ qubits ถูกดำเนินการโดยวงจรของประตูควอนตัมและวัดที่เอาต์พุต (และอาจเป็นไปได้ในบางขั้นตอนกลาง) ควอนตัมหลอมอย่างน้อยน่าจะเป็นวิธีที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงในการคำนวณด้วยทรัพยากรควอนตัม1เนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับประตูควอนตัม แบบจำลองการคำนวณควอนตัมมีอะไรแตกต่างกันบ้าง อะไรทำให้พวกเขาแตกต่างกัน เพื่อความกระจ่างแจ้งฉันไม่ได้ถามว่าการใช้งานทางกายภาพที่แตกต่างกันมีอะไรฉันหมายถึงคำอธิบายของแนวคิดที่แตกต่างกันของวิธีการคำนวณผลลัพธ์จากอินพุต2โดยใช้ทรัพยากรควอนตัม 1. สิ่งที่ไม่ใช่แบบคลาสสิกโดยเนื้อแท้เช่นความพัวพันและการเชื่อมโยงกัน 2. กระบวนการที่แปลงอินพุต (เช่น qubits) เป็นเอาต์พุต (ผลลัพธ์ของการคำนวณ)

37 models 

เป็นเพราะเราไม่รู้วิธีสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม (และต้องทำงานอย่างไร) หรือเรารู้วิธีสร้างคอมพิวเตอร์ในทางทฤษฎี แต่ไม่มีเครื่องมือที่จะใช้จริง ๆ ในทางปฏิบัติ? มันเป็นการผสมผสานของสองข้อข้างต้นหรือไม่? มีเหตุผลอื่นอีกไหม?

31 physical-realization  quantum-information  classical-computing 

คล้ายกับคำถามเครื่องทัวริงจำลองคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้หรือไม่? : ใช้อัลกอริธึม 'คลาสสิค' เป็นไปได้หรือไม่ที่จะกำหนดอัลกอริธึมที่เทียบเท่าซึ่งสามารถทำได้บนคอมพิวเตอร์ควอนตัม? ถ้าใช่มีขั้นตอนบางอย่างที่เราสามารถทำตามได้หรือไม่? อัลกอริทึมที่เกิดขึ้นอาจจะไม่ได้รับประโยชน์เต็มที่จากความเป็นไปได้ของการคำนวณควอนตัมมันเป็นคำถามเชิงทฤษฎีมากกว่า

30 simulation  computability-theory 

อัลกอริธึมเชิงควอนตัมมักใช้เครื่องหมาย bra-ket ในคำอธิบาย วงเล็บและเส้นแนวตั้งทั้งหมดเหล่านี้หมายความว่าอะไร ตัวอย่างเช่น: |ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩|ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩|ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩ แม้ว่านี่จะเป็นคำถามเกี่ยวกับคณิตศาสตร์ แต่สัญกรณ์ประเภทนี้ดูเหมือนจะถูกใช้บ่อยเมื่อจัดการกับการคำนวณควอนตัมโดยเฉพาะ ฉันไม่แน่ใจว่าฉันเคยเห็นมันใช้ในบริบทอื่น ๆ แก้ไข ในส่วนสุดท้ายฉันหมายถึงความเป็นไปได้ที่จะแสดงเวกเตอร์และผลิตภัณฑ์ภายในโดยใช้สัญลักษณ์มาตรฐานสำหรับพีชคณิตเชิงเส้นและสาขาอื่น ๆ ที่ใช้วัตถุและตัวดำเนินการเหล่านี้ทำได้โดยไม่ต้องใช้สัญลักษณ์ bra-ket สิ่งนี้ทำให้ฉันสรุปได้ว่ามีความแตกต่าง / เหตุผลบางประการว่าทำไม bra-ket จึงมีประโยชน์เป็นพิเศษสำหรับการบอกขั้นตอนวิธีควอนตัม มันไม่ได้เป็นการยืนยันความจริงฉันหมายถึงมันเป็นข้อสังเกต "ฉันไม่แน่ใจว่าฉันเคยเห็นมันใช้ที่อื่น" ไม่ใช่คำเดียวกับ "มันไม่ได้ใช้ในบริบทอื่น ๆ "

29 notation 

สิ่งนี้สามารถเห็นได้ว่าเป็นส่วนเสริมของซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำคณิตศาสตร์พื้นฐานในระดับฮาร์ดแวร์อย่างไร คำถามที่ถูกถามโดยสมาชิกคนหนึ่งของผู้ชมที่เครือข่ายที่ 4 ของเครือข่ายสเปนข้อมูลควอนตัมและควอนตัมเทคโนโลยี บริบทที่บุคคลมอบให้คือ: " ฉันเป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุคุณกำลังนำเสนอแนวคิดเชิงทฤษฎีขั้นสูง แต่ฉันมีปัญหาในการนึกภาพการใช้งานจริงของคอมพิวเตอร์ควอนตัมสำหรับงานง่าย ๆ ถ้าฉันใช้ไดโอดทรานซิสเตอร์ ฯลฯ เข้าใจการดำเนินการแบบคลาสสิกของตัวเองอย่างง่ายดายฉันต้องวิ่งเพื่อเพิ่ม 1 + 1 คุณจะทำอย่างนั้นในคอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยละเอียดได้อย่างไร "

29 quantum-gate  circuit-construction  physical-realization 

Preskill แนะนำเมื่อเร็ว ๆ ระยะนี้ดูตัวอย่างควอนตัมคอมพิวเตอร์ในยุค NISQ และเกิน (arXiv) ฉันคิดว่าคำศัพท์ (และแนวคิดเบื้องหลัง) มีความสำคัญเพียงพอที่ควรอธิบายไว้ในลักษณะการสอน อาจเป็นจริงได้มากกว่าหนึ่งคำถาม แต่คำถามแรกต้องเป็น: Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) เทคโนโลยีคืออะไร

28 terminology  nisq 

เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปและอ้างว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถมีประสิทธิภาพสูงกว่าอุปกรณ์คลาสสิกในงานบางอย่างน้อย หนึ่งในตัวอย่างที่อ้างกันมากที่สุดของปัญหาในการที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าอุปกรณ์ที่คลาสสิกแต่แล้วอีกครั้งก็ยังไม่เป็นที่รู้จักไม่ว่าจะเป็นแฟยังเป็นอย่างมีประสิทธิภาพแก้ปัญหากับคอมพิวเตอร์คลาสสิก (นั่นคือไม่ว่าจะเป็นแฟ∈ P )FactoringFactoring\text{Factoring}FactoringFactoring\text{Factoring}Factoring∈PFactoring∈P\text{Factoring}\in \text{P} สำหรับปัญหาที่อ้างถึงทั่วไปอื่น ๆ ซึ่งคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นที่รู้จักกันเพื่อให้ได้เปรียบเช่นการค้นหาฐานข้อมูลการเร่งความเร็วเป็นพหุนามเท่านั้น มีตัวอย่างของปัญหาที่รู้จักซึ่งสามารถแสดงให้เห็น (ไม่ว่าจะพิสูจน์หรือพิสูจน์ได้ภายใต้สมมติฐานความซับซ้อนของการคำนวณที่แข็งแกร่ง) ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะให้ความได้เปรียบอย่างมากหรือไม่?

27 complexity-theory  speedup  quantum-advantage 

อัลกอริธึมการค้นหาของโกรเวอร์ให้ความเร็วในการหากำลังสองที่พิสูจน์ได้สำหรับการค้นหาฐานข้อมูลที่ไม่เรียงลำดับ อัลกอริทึมจะแสดงโดยวงจรควอนตัมต่อไปนี้: ในการแสดงมากที่สุดเป็นส่วนสำคัญของโปรโตคอลเป็น "ประตู oracle"ซึ่ง "อย่างน่าอัศจรรย์" ประสิทธิภาพการดำเนินงาน|อย่างไรก็ตามบ่อยครั้งที่มีคนพูดว่าความยากลำบากที่จะรู้ว่าประตูดังกล่าวเป็นอย่างไร ที่จริงแล้วอาจดูเหมือนว่าการใช้ "oracle" นี้เป็นเพียงวิธีการกวาดล้างความยากลำบากใต้พรมUωUωU_\omega|x⟩↦(−1)f(x)|x⟩|x⟩↦(−1)f(x)|x⟩|x\rangle\mapsto(-1)^{f(x)}|x\rangle เราจะรู้ได้อย่างไรว่าการดำเนินการดั้งเดิมนั้นเกิดขึ้นจริงหรือไม่? และถ้าเป็นเช่นนั้นความซับซ้อนของมัน (เช่นในแง่ของความซับซ้อนของการสลายตัวของประตู) คืออะไร?

27 complexity-theory  circuit-construction  algorithm