โปรเซสเซอร์ควอนตัมคืออะไร?


8

มีคนนำ "ควอนตัมโปรเซสเซอร์" หรือ "ควอนตัมคอมพิวเตอร์" ขึ้นมาเมื่อวันก่อน มันคืออะไร? มันแตกต่างจากโปรเซสเซอร์ที่เราใช้อย่างไร


1
พวกนี้ดูเหมือนจะรู้คำตอบ> en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computer

คำตอบ:


5

สรุป: โปรเซสเซอร์ทำงานบนอิเล็กตรอนและอื่น ๆ ถูก จำกัด ด้วยความเร็วแสงและความแตกต่างอื่น ๆ

โปรเซสเซอร์ควอนตัมใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของอนุภาคย่อย (เช่นควอนตัมพัวพันหรือไอน์สไตน์ "การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล") เพื่อเอาชนะขีด จำกัด เหล่านี้และเสนอการเพิ่มกำลังแทน

สรุปสั้น ๆ : พวกมันเร็วกว่ามาก


1
ที่ไม่ถูกต้องมาก: พวกเขามีมากได้เร็วขึ้น แต่เฉพาะในส่วนย่อยเล็กของการดำเนินงานที่สามารถเข้าถึงคอมพิวเตอร์ "ธรรมดา" เช่นการแคร็ก RSA นั้นรวดเร็ว แต่การแสดงผลหน้า HTML อาจไม่ได้เลย (ถ้าเป็นไปได้ ... )
whitequark

คอมพิวเตอร์ควอนตัมยังคงถูก จำกัด ด้วยความเร็วแสง
David Z

4
ฉันเดาว่ามันอาจจะแม่นยำมากกว่าที่จะบอกว่าพวกเขาขนานกันอย่างหนาแน่นมากกว่าเพียงแค่ "เร็วขึ้น" เช่นนี้ ...
Brian Knoblauch

@Brian: นั่นดูเหมือนจะเป็นวิธีที่ดีที่จะคิดเกี่ยวกับมัน
David Z

+1 สำหรับคำอธิบายที่เข้าใจง่าย อาจไม่ถูกต้องทางวิทยาศาสตร์ แต่ยังคงมีประโยชน์สำหรับคนทั่วไป
Torben Gundtofte-Bruun


3

Josh K ได้เชื่อมโยงกับแหล่งข้อมูลที่ดีซึ่งไม่ใช่ความคิดที่ดีที่คุณจะอ่าน ฉันเชื่อว่าข้อมูลส่วนใหญ่ของ Wikipedia ในหัวข้อเหล่านี้มีความถูกต้องสมเหตุสมผล แต่ในกรณีที่คุณไม่สามารถบอกได้จากชื่อลิงค์การคำนวณควอนตัมไม่ได้เป็นเรื่องเล็กน้อย คุณต้องคุ้นเคยกับวัสดุพื้นหลังบางอย่าง (เช่นฟิสิกส์ควอนตัม) เพื่อให้เข้าใจได้

สำหรับคำอธิบายทางเทคนิคที่ค่อนข้างน้อย (มาจากใครบางคนที่ศึกษาการคำนวณควอนตัมในรายละเอียดบางอย่าง) ลองนี้: ในกลศาสตร์ควอนตัมคุณสมบัติของอนุภาคถูกอธิบายโดย "สถานะควอนตัม" ซึ่งประกอบด้วยการรวมกันของ ตัวอย่างเช่นอิเล็กตรอนมีการหมุน (โมเมนตัมเชิงมุม) ดังนั้นพวกมันจึงทำตัวเหมือนแม่เหล็กเล็ก ๆ วางไว้ในสนามแม่เหล็กและชี้ขึ้นหรือลง (ทั้งขนานหรือขนานกับสนาม) ในคอมพิวเตอร์ทั่วไป (แบบจำลองง่าย) คุณอาจเลือกได้ 1 และลดลงเป็น 0 และคุณสามารถคำนวณได้โดยปรับสนามแม่เหล็กเพื่อพลิกอิเล็กตรอนขึ้นหรือลงตามที่คุณต้องการ

แต่ในกลศาสตร์ควอนตัอิเล็กตรอนไม่ จำกัด เพียงการชี้เพียงแค่ขึ้นหรือเพียงแค่ลง; พวกเขาจริงจะมีการรวมกันบางคน ( ซ้อน ) ของทั้งสองรัฐเช่นครึ่งและครึ่งหนึ่งลงในเวลาเดียวกัน ที่จะเป็นตัวแทนของบิตที่ทำหน้าที่เป็นทั้ง 1 และ 0 มันเรียกว่าเป็นคิวบิต เมื่อคุณรวมหลาย qubits (อิเล็กตรอน) เข้าด้วยกันคุณจะได้รับการซ้อนทับที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่น 11/10/00 หรือ 110/101/011/001/000 หรืออะไรก็ตามและถ้าคุณใช้สิ่งเหล่านั้นในคอมพิวเตอร์ที่เหมาะสม ใช้อัลกอริทึมที่มี 3 หรือ 5 หรือหลายอินพุตพร้อมกัน. ดังนั้นอัลกอริทึมใด ๆ ที่ต้องการให้คุณทำงานแบบเดียวกันกับบิตที่แตกต่างกันจำนวนมากสามารถเร่งความเร็วได้อย่างมหาศาลด้วยการคำนวณควอนตัม ในทางปฏิบัติปรากฎว่าอัลกอริธึมเวลาเอ็กซ์โพเนนเชียลกลายเป็นอัลกอริธึมเวลาพหุนามเมื่อคุณเรียกใช้บนคอมพิวเตอร์ควอนตัม


"ดังนั้นอัลกอริทึมใด ๆ ที่ต้องการให้คุณทำงานแบบเดียวกันกับบิตที่แตกต่างกันจำนวนมากนั้นสามารถเร่งความเร็วได้อย่างมหาศาลด้วยการคำนวณควอนตัม" - นี่ไม่เป็นความจริงอย่างแน่นอน แน่นอนว่าถ้าคุณสามารถเตรียมการซ้อนทับเหนืออินพุตคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเตรียมการซ้อนทับที่เหมาะสมเหนือผลลัพธ์ แต่เมื่อคุณวัดมันคุณจะได้รับหนึ่งในผลลัพธ์โดยการสุ่ม ที่จริงแล้วอัลกอริธึมเชิงควอนตัมทำงานโดยใช้โครงสร้างเพื่อทำให้แอมพลิจูดถูกยกเลิก ... ไม่มีอัลกอริธึมเชิงเอ็กซ์โพเนนเชียลที่สามารถสร้างพหุนามได้โดยตรง
ShreevatsaR

@ShreevatsaR: จริงฉันเดาว่าฉันสะกดผิดเล็กน้อย สิ่งที่ฉันมีในใจเมื่อเขียนนี่คืออัลกอริทึมที่ประมวลผลอินพุตจำนวนมากและกลั่นให้เป็นคำตอบเดียว
David Z

แม้แต่การ "กลั่นมันให้เป็นคำตอบเดียว" ก็เป็นไปไม่ได้ยกเว้นในกรณีพิเศษ (ตัวอย่างเช่นหากคุณต้องการผลรวมของคำตอบทั้งหมดไม่มีวิธีการทำเช่นนั้น) ตัวอย่างเดียวที่ทราบซึ่งอัลกอริธึมเชิงควอนตัมดีกว่าอัลกอริธึมแบบดั้งเดิมโดยใช้โครงสร้างพิเศษบางอย่าง (เช่นแฟคตอริ่ง)
ShreevatsaR

โอเคการเลือกใช้ถ้อยคำไม่ดี แต่สิ่งที่คุณพูดคือสิ่งที่ฉันหมายถึง
David Z
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.