Kun je uitleggen wat het verschil is tussen een kwantumcomputer en een normale computer, de voor- en nadelen ervan?


Antwoord 1:

Ik zal proberen uit te leggen hoe een kwantumcomputer werkt vanuit het perspectief van de fundamentele kwantummechanica. Ik begrijp met name de kwantummechanica tot op zekere hoogte en ik weet wat een kwantumcomputer is, dus ik zal proberen dit te destilleren in hoe ze mogelijk kunnen werken.

Een kwantumcomputer gebruikt qubits, dit zijn kwantumbits. Qubits kunnen bestaan ​​in een superpositie van twee meettoestanden tot het moment dat ze worden gemeten. Meting levert een van twee mogelijke waarden op, net als een klassiek bit.

Kwantumlogica bestaat uit het kunnen manipuleren van qubits zonder ze te meten. Dit omvat manipulatie van de superpositie van enkele qubits evenals interacties tussen qubits. Al deze interacties worden unitair genoemd, omdat ze kunnen worden beschreven door een Hamiltoniaanse operator die de kwantumtoestand in de tijd evolueert zonder verlies van informatie.

Een kwantumalgoritme neemt een aantal invoerqubits, die samen een initiële kwantumgolffunctie vertegenwoordigen. Het algoritme is gecodeerd in de rangschikking van kwantumlogische elementen, die bepalen hoe de kwantumgolffunctie in de tijd evolueert. Zodra de golffunctie voorbij alle poorten is geëvolueerd, kunt u de uitvoer lezen, die elke qubit instort in een van twee binaire toestanden.

In totaal is een kwantumcomputer een apparaat dat een specifieke kwantumgolffunctie gebruikt en deze volgens een specifiek Hamiltoniaans algoritme ontwikkelt, zodat de uiteindelijke toestandmeting instort in de gewenste oplossing. Over het algemeen moet u de evolutie vele malen uitvoeren om de gemiddelde gemeten uitkomst te bepalen, wat de gewenste output zou moeten zijn.

Hoe werkt dit in vredesnaam?

De truc ligt in de kwantumtoestandevolutie. De opstelling van poorten die het algoritme definiëren, definieert een netwerk van logische beslissingen. Met kwantummechanica kunnen echter alle beslissingen in één keer worden genomen. Sommige beslissingen zijn goed en sommige zijn slecht. De goede beslissingen moeten constructief interfereren, terwijl de slechte beslissingen destructief interfereren. Dat betekent echter dat alle beslissingen worden genomen en getest telkens wanneer het algoritme wordt uitgevoerd. Dit is de bron van de potentiële versnelling. Een klassieke computer moet daarentegen welomlijnde beslissingen nemen zodat slechts één mogelijke beslisboom tegelijk kan worden getest.

Een kwantumcomputer kan het best worden begrepen in termen van de Lagrangiaanse of padintegraalbenadering. De Lagrangiaanse benadering laat zien dat de evolutie van de golffunctie uniek is, maar kan worden beschouwd als een som van alle mogelijke paden waar onwaarschijnlijke paden interfereren en het meest waarschijnlijke pad verlaten. In wezen worden alle mogelijkheden getest.

Dit is wat wordt bedoeld met kwantumparallellisme. De kunst is echter om een ​​Hamiltoniaan te definiëren die overeenkomt met het probleem dat u wilt oplossen. Dit is het kwantumalgoritme en het is absoluut niet triviaal om levensvatbare algoritmen te vinden. Daarom zijn er slechts een handvol bekende kwantumalgoritmen zoals Shor's prime factoring-algoritme en het zoekalgoritme van Grover. Quantum-simulaties zijn eenvoudiger, omdat u gewoon de gewenste Hamiltoniaan moet toewijzen aan die van de kwantumlogica.

Hopelijk geeft dit een idee van wat een kwantumcomputer is en wat niet.

Momenteel is een kwantumcomputer veel meer kwantum en veel minder computer, maar dat kan veranderen. Zodra grote kwantumcomputerarchitecturen zijn ontwikkeld, verwacht ik dat ook programmeerhulpmiddelen van een hoger niveau zullen worden ontwikkeld.


Antwoord 2:

Quantumcomputers verschillen zo van conventionele computers dat het jammer is dat we hetzelfde woord voor ze gebruiken.

Quantumcomputers lossen bepaalde wiskundige problemen op die anders buitengewoon moeilijk op te lossen zijn. Maar je moet mij in staat zijn je vraag wiskundig te formuleren.

Conventiescomputers zijn communicatie- en besturingsapparaten die een beetje wiskunde gebruiken bij hun activiteiten. Hun belangrijkste functie is het verplaatsen en transformeren van gegevens.


Antwoord 3:

Quantumcomputers verschillen zo van conventionele computers dat het jammer is dat we hetzelfde woord voor ze gebruiken.

Quantumcomputers lossen bepaalde wiskundige problemen op die anders buitengewoon moeilijk op te lossen zijn. Maar je moet mij in staat zijn je vraag wiskundig te formuleren.

Conventiescomputers zijn communicatie- en besturingsapparaten die een beetje wiskunde gebruiken bij hun activiteiten. Hun belangrijkste functie is het verplaatsen en transformeren van gegevens.