Cosa rende specificamente utili i computer quantistici?

So che i computer quantistici sono in grado di elaborare una sovrapposizione di tutti gli stati possibili con un solo passaggio attraverso la logica.

Questo sembra essere ciò che la gente indica essere ciò che rende i computer quantistici speciali o utili.

Tuttavia, dopo aver elaborato gli input di sovrapposizione, si ottiene un risultato di sovrapposizione, di cui è possibile porre una sola domanda e si riduce in un singolo valore. So anche che non è (attualmente?) Possibile clonare lo stato di sovrapposizione, quindi sei bloccato per ottenere una risposta a quell'unica domanda.

In entrambi i casi, sembra che l'abilità di elaborazione multipla non ti abbia davvero ottenuto nulla poiché è efficace come se fosse stato elaborato solo uno stato.

Sto interpretando male le cose o la vera utilità dell'elaborazione quantistica viene da qualcos'altro?

Qualcuno può spiegare cos'è qualcos'altro?

L'interferenza distruttiva è la cosa principale che rende i computer quantistici più potenti. In un calcolo probabilistico classico, avere due percorsi per un output rende sempre più probabile quel risultato. In un computer quantistico, può rendere il risultato meno probabile.

Gli algoritmi quantistici sono attentamente progettati in modo tale che le risposte errate tendano a interferire in modo distruttivo, lasciando solo le soluzioni desiderate come risultati di misurazione. Questo è difficile da fare, e non tutti i problemi lo consentono. L'algoritmo di ricerca di Grover è un eccellente esempio di questo effetto, quindi ecco un post di livello principiante sull'algoritmo di Grover .

Altre proprietà utili che i computer quantistici hanno accesso a:

• Entanglement per miglioramenti della coordinazione e della comunicazione (ad es. Rottura della simmetria , codifica superdensa , test di campanella ).
• Il principio di incertezza per la crittografia (ad es . Distribuzione di chiavi quantistiche , numeri casuali certificati Einstein ).
• Manipolazione degli stati fisici reali per implementare sensori quantistici e altre apparecchiature di laboratorio (chi non vorrebbe un tester per bombe controfattuali ?).

(A Scott Aaronson piace dire che tutto ciò che è interessante sul quanto è dovuto alle sovrapposizioni che preservano la 2-norma anziché la 1-norma come fanno le distribuzioni di probabilità. Tutti gli effetti utili più specifici che ho menzionato derivano dalla matematica sottostante.)

Alcune delle tue domande sono domande teoriche aperte. Esistono diversi modi per rispondere alla tua domanda. Un modo generale di pensare al QM computing è che sfrutta la spintronica, cioè la proprietà quantistica dello spin per il calcolo. Quindi è un logico passo successivo nella miniaturizzazione dell'elettronica / della logica e del calcolo in generale. Esistono limiti teorici sull'ampiezza del cancello che vengono spazzati via nell'attuale tecnologia di fabbricazione, un conseguente plateau della legge di Moores e la spintronica rappresenta la "prossima frontiera".

$2^x$$x$è il numero di qubit, ovvero l'aumento esponenziale della capacità computazionale per un aumento lineare dei qubit. Sembra quasi fuori dalla fantascienza ma è una proprietà apparentemente "reale / intrinseca" per quanto ne sappia qualcuno.

Un importante passo avanti nel 1996 è l'algoritmo di Shor , che ha dimostrato che il factoring può essere risolto in "tempo polinomomiale quantistico" e che è accreditato come un grande interesse nel calcolo quantistico. Il factoring è ovviamente al centro dei moderni sistemi crittografici dell'algoritmo RSA ampiamente utilizzato .

È una questione teorica aperta se i computer quantistici possono risolvere altri problemi importanti in tempi "più rapidi". Questo è noto come BPP =? Domanda BQP .

DWave ha creato un controverso computer QM che si è dimostrato "utile" per risolvere alcuni problemi e hanno dimostrato con successo una forma di ridimensionamento quantistico su un tipo di sistema QM "un po 'più debole" noto come calcolo adiabatico . È una domanda aperta se può / potrà mai dimostrare aumenti inequivocabili della velocità, attivamente oggetto di ricerca, ad esempio da Google, Nasa, Lockheed ecc.

In breve, i computer quantistici non sono esattamente "utili" nello stesso senso dei computer classici, si sta studiando attivamente la natura esatta della loro utilità e attualmente esistono solo sistemi limitati / sperimentali / prototipo. Si presume che siano "almeno altrettanto utili" come il calcolo convenzionale sulla loro realizzazione, e possibilmente / si spera "più utili" in certi modi non esattamente prevedibili.

Una risposta piuttosto controversa, ma tienilo a mente comunque.

direi che nulla rende i computer quantistici più utili (almeno attualmente)!

Certo, il trattamento teorico standard della meccanica quantistica nell'informatica, rispetto a un trattamento teorico classico, offre effettivamente nuove possibilità (come hanno notato altre risposte). Quindi qual è il trucco qui?

$P$$NP$

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