Podeu explicar quina diferència hi ha entre un ordinador quàntic i un ordinador normal, els seus avantatges i inconvenients?


Resposta 1:

Intentaré explicar com funciona un ordinador quàntic des de la perspectiva fonamental de la mecànica quàntica. En particular, entenc la mecànica quàntica fins a cert punt i sé què és un ordinador quàntic, així que intentaré destil·lar això com funcionen possiblement.

Un ordinador quàntic utilitza qubits, que són bits quàntics. Els quubits poden existir en una superposició de dos estats de mesura fins al temps que es mesuren. La mesura produeix un dels dos valors possibles, igual que un bit clàssic.

La lògica quàntica consisteix en poder manipular els qubits sense mesurar-los. Això inclou la manipulació de la superposició de qubits únics i les interaccions entre qubits. Totes aquestes interaccions s’anomenen unitàries, perquè poden ser descrites per un operador hamiltonià que evoluciona l’estat quàntic en el temps sense cap pèrdua d’informació.

Un algorisme quàntic pren una sèrie de quantitats d'entrada, que representen conjuntament una funció d'ona quàntica inicial. L’algoritme es codifica en la disposició d’elements lògics quàntics, que determinen com evoluciona la funció d’ona quàntica en el temps. Una vegada que la funció d'ona ha evolucionat per sobre de totes les portes, podeu llegir la sortida, que es desploma de cada qubit en un dels dos estats binaris.

En total, un ordinador quàntic és un dispositiu que pren una funció d'ona quàntica específica i l'evoluciona segons algun algorisme hamiltonià específic, de manera que la mesura de l'estat final s'enfonsa en la solució desitjada. En general, haureu d'executar l'evolució moltes vegades per determinar el resultat mitjà mesurat, que ha de ser el resultat desitjat.

Com funciona tot el món?

El truc rau en l’evolució d’estats quàntics. L’ordenació de comportes que defineixen l’algorisme defineixen una xarxa de decisions lògiques. Tanmateix, la mecànica quàntica permet prendre totes les decisions alhora. Algunes decisions són bones i algunes són dolentes. Les bones decisions haurien d’interferir de manera constructiva, mentre que les decisions dolentes interfereixen destructivament. Tanmateix, això significa que totes les decisions es prenen i es proven cada cop que s'executa l'algorisme. Aquesta és la font de la velocitat potencial. En canvi, un ordinador clàssic ha de prendre decisions definitives de tal manera que només es pot provar un arbre de decisions possible alhora.

Es pot entendre millor un ordinador quàntic en termes de l'enfocament Lagrangian o de la ruta integral. L'enfocament lagrangian demostra que l'evolució de les funcions d'ona és única, però es pot considerar com una suma de tots els camins possibles on els camins improbables interfereixen destructivament deixant el camí més probable. En essència, es posen a prova totes les possibilitats.

Això és el que s’entén amb paral·lelisme quàntic. Tanmateix, el truc és definir un hamiltonià que correspon al problema que voleu resoldre. Aquest és l’algoritme quàntic i definitivament no és trivial trobar algoritmes viables. Per això, només hi ha un bon nombre d'algorismes quàntics coneguts com ara l'algorisme de factorització principal de Shor i l'algorisme de cerca de Grover. Les simulacions quàntiques són més senzilles, perquè simplement cal assenyalar l'hamiltoniana desitjat sobre la de la lògica quàntica.

Tant de bo això doni alguna idea de què és un ordinador quàntic i què no ho és.

Actualment, un ordinador quàntic és molt més quàntic i molt menys, però això podria canviar. Una vegada que es desenvolupin grans arquitectures quàntiques d’informàtica, espero que també es desenvolupin eines de programació d’alt nivell.


Resposta 2:

Els ordinadors quàntics són tan diferents dels ordinadors convencionals que és una llàstima que utilitzem la mateixa paraula per a ells.

Els ordinadors quàntics resolen determinats problemes matemàtics que són d’altra banda extremadament difícils de resoldre. Però heu de poder formular la vostra pregunta matemàticament.

Els ordinadors convencionals són dispositius de comunicacions i control que utilitzen una mica de matemàtiques en les seves operacions. La seva funció principal és moure i transformar dades.


Resposta 3:

Els ordinadors quàntics són tan diferents dels ordinadors convencionals que és una llàstima que utilitzem la mateixa paraula per a ells.

Els ordinadors quàntics resolen determinats problemes matemàtics que són d’altra banda extremadament difícils de resoldre. Però heu de poder formular la vostra pregunta matemàticament.

Els ordinadors convencionals són dispositius de comunicacions i control que utilitzen una mica de matemàtiques en les seves operacions. La seva funció principal és moure i transformar dades.