Quantum Computer è analogico?

Avevamo computer analogici diversi decenni fa. I computer moderni sono digitali. E i computer quantistici? È analogico o digitale? Lo sto chiedendo poiché qubit può essere molte cose contemporaneamente.

No, i computer quantistici non sono gli stessi dei computer analogici (almeno in linea di principio).

I computer analogici simulano il problema (matematico) da risolvere costruendo un sistema fisico che obbedisce agli stessi vincoli / leggi del problema matematico. Le risposte si ottengono osservando e misurando il comportamento della simulazione fisica. La sua accuratezza è quella della simulazione (potrebbero esserci effetti parassiti), l'accuratezza delle condizioni iniziali, l'impostazione dei parametri problematici in particolare e la misurazione sul risultato.

La precisione può anche essere limitata dall'intervallo di scala dell'applicabilità dei fenomeni utilizzati per la simulazione. Ad esempio, se la risposta è data da un livello di acqua in un contenitore, si può essere limitati da effetti di capillarità (che possono essere spiegati in una certa misura) e dal fatto che misurare il livello dell'acqua con maggiore precisione rispetto al diametro di un la molecola potrebbe non essere molto significativa.

Pensavo che una grande differenza sia che il calcolo analogico si basa in linea di principio sulla simulazione di leggi continue, che coinvolgono reali, mentre il calcolo digitale opera esclusivamente su insiemi numerabili. Ma, alla luce delle attuali conoscenze nella teoria dell'informatica, questa distinzione è probabilmente ingenua perché sospetto che la fisica possa essere formalizzata usando solo reali calcolabili , di cui esiste solo un numero numerabile.

Il calcolo quantistico ti consentirà principalmente di eseguire diversi calcoli digitali in parallelo (per dirlo semplicemente). È sempre un prodotto incrociato finito di numerosi calcoli e quindi rimane nel regno numerabile. Potresti pensarlo come la costruzione di un automa tra i prodotti che simula due o più calcoli di automi più semplici (anche se è ancora meno generale di quello che capisco). Queste costruzioni di prodotti incrociati finiti non escono mai dal regno numerabile.

In generale, un calcolo quantistico è considerato come un calcolo digitale, tuttavia esiste una variante del computer quantistico chiamata "computer quantistico variabile continuo" o CVQC, che può essere considerata un computer analogico. Credo che siano utilizzati principalmente nella simulazione quantistica, ma non sono qualcosa che ho studiato, quindi non ne so molto di più dell'acronimo.

Detto questo, ci sono cose sui computer quantistici "digitali" che sembrano molto analogici. Ad esempio, supponi di iniziare con un registro quantico nello stato fondamentale, quindi di evolvere lo stato unitariamente e infine misurare lo stato.

In un certo senso, hai iniziato con un array azzerato di bit classici, e hai finito con un array di bit classici che erano il risultato del calcolo, ma le evoluzioni unitarie nel mezzo sembrano molto analogiche. Devono essere modellati con matrici complesse e gli stati risultanti dalle trasformazioni unitarie hanno ampiezze reali, ecc. Ma poiché l'output è chiaramente digitale, lo consideriamo un calcolo digitale.

Se potessimo "misurare" lo spin dell'elettrone su un asse (per esempio) e ottenere un valore reale arbitrario, allora il calcolo quantico sarebbe analogico ... Ma allora vivremmo in qualche altro universo, con una fisica ancora più strana: P

Mentre la maggior parte degli schemi per la realizzazione di computer quantistici coinvolgono tecniche digitali, esistono in effetti alcuni dispositivi analogici chiamati computer quantistici adiabatici (AQC). Vedi Passare al digitale può rendere il computer quantistico analogico scalabile | Ars Technica per maggiori dettagli.

Vedi anche Colloquio: ricottura quantistica e calcolo quantistico analogico

Credo di comprendere la base della tua domanda: le informazioni codificate in un bit in un normale computer moderno possono essere descritte da due valori (binari), comunemente scritti come 0 o 1 o (meglio per il punto in questione) come +1 o -1. Tuttavia, se lo desideri, questo può essere rappresentato graficamente come qualcosa che si trova al polo nord o al polo sud di una sfera simile alla Terra. Questo sarebbe un modo inutilmente elaborato di descrivere come un po 'contiene informazioni, ma è legittimo. I navigatori si preoccuperebbero di usare un globo analogico se esistessero solo sui due poli?

Le informazioni codificate in un computer quantistico non possono essere scritte come +1 o -1, fondamentalmente perché le informazioni codificate in un qubit (l'equivalente quantistico-computer di un bit) possono avere un valore compreso tra +1 e -1. Un modo di rappresentare questo è su una sfera che, come un globo, ha segni di latitudine e longitudine analogici.

Tale sfera può essere la sfera di Bloch, una sfera unitaria presa in prestito dalla solida geometria sferica e dalla trigonometria. Possiamo dare a tale sfera linee di latitudine e longitudine. La cattiva novità è che la codifica di un punto tra i poli ora comporta un innesco meno familiare e numeri complessi. La buona notizia è che qualsiasi punto del genere può essere valutato chiaramente, anche per descrivere le informazioni codificate in un qubit. Sì, in effetti questa sfera Bloch ricorda un globo ovviamente analogico! In questo senso sono d'accordo; si può immaginare che i computer quantistici si basino su strumenti matematici analogici.