Чи є аналогом квантовий комп’ютер?

У нас були аналогові комп'ютери кілька десятиліть тому. Комп'ютери сучасного часу є цифровими. Що з квантовими комп'ютерами? Це аналоговий чи цифровий? Я запитую це, оскільки у кубіта може бути багато речей одночасно.

Ні, квантові комп'ютери не є такими ж, як аналогові (принаймні в принципі).

Аналогові комп’ютери імітують (математичну) задачу, яку слід вирішити, будуючи фізичну систему, яка підкоряється тим же обмеженням / законам, що і математична задача. Відповіді отримують шляхом спостереження та вимірювання поведінки фізичного моделювання. Його точність полягає в точності моделювання (можуть бути паразитарні ефекти), точності початкових умов, зокрема встановлення проблемних параметрів та вимірювання результату.

Точність може також бути обмежена масштабним діапазоном застосовності явищ, що використовуються для моделювання. Наприклад, якщо відповідь дається рівнем води в якійсь ємності, ви можете бути обмеженими ефектами капілярності (які можна донести до певної міри) та тим, що вимірюйте рівень води з більшою швидкістю, ніж діаметр a молекула може бути не дуже значущою.

Раніше я вважав, що головна відмінність полягає в тому, що аналогові обчислення в принципі базуються на моделюванні безперервних законів, що включають реалі, в той час як цифрові обчислення працюють виключно на обчислювальних наборах. Але, зважаючи на сучасні знання з теорії обчислень, ця відмінність, ймовірно, наївна, тому що я підозрюю, що фізику можна формалізувати також, використовуючи лише обчислювальні цифри , яких є лише підрахункове число.

Квантові обчислення в основному дозволять вам робити кілька цифрових обчислень паралельно (констатувати це просто). Це завжди кінцевий поперечний добуток декількох обчислень, а отже, залишається в обчислювальній царині. Ви можете подумати про це як міжпродуктивну конструкцію автомата, яка імітує два чи більше обчислення більш простих автоматів (хоча це навіть менш загально, ніж те, що я розумію). Ці конструкції з кінцевими перехресними виробами ніколи не залишають обчислювальну область.

Взагалі, квантові обчислення розглядаються як цифрові обчислення, проте існує варіант квантового комп'ютера, який називається "безперервний квантовий комп'ютер" або CVQC, який можна вважати аналоговим комп'ютером. Я вважаю, що вони в основному використовуються в квантовому моделюванні, але це не те, що я вивчав, тому я не знаю про них набагато більше, ніж абревіатура.

Зважаючи на це, є "цифрові" квантові комп'ютери, які здаються дуже аналоговими. Наприклад, скажіть, що ви починаєте з квантового регістра в основному стані, а потім розвиваєте стан одинично і, нарешті, вимірюєте стан.

У деякому сенсі ви почали з нульового масиву класичних бітів і закінчили масивом класичних бітів, які були результатом обчислення, але унітарні еволюції між ними здаються дуже аналогічними. Вони повинні моделюватися складними матрицями, а стани, що виникають внаслідок унітарних перетворень, мають реальну амплітуду тощо. Але оскільки вихід чітко цифровий, ми вважаємо це цифровим обчисленням.

Якби ми могли «виміряти» обертання електронів wrt вісь (наприклад) і отримати довільну реальну величину, то квантові обчислення були б аналогами ... Але тоді ми жили б в якомусь іншому Всесвіті, з ще більш дивною фізикою: P

Хоча більшість схем виготовлення квантових комп’ютерів передбачають цифрові методи, але дійсно є деякі аналогові пристрої, які називаються адіабатичними квантовими комп'ютерами (AQC). Див. " Перехід на цифровий" може зробити аналоговий квантовий комп'ютер масштабованим | Детальніше про Ars Technica .

Див. Також Колоквіум: Квантове відпал та аналогові квантові обчислення

Я вважаю, що я розумію основу вашого запитання: Інформація, закодована одним бітом у звичайному сучасному комп’ютері, може бути описана двома (двійковими) значеннями, які зазвичай записуються як 0 або 1 або (що краще для питання) як +1 або -1. Однак, якщо ви хочете, це можна зобразити графічно як щось, що знаходиться на північному полюсі або південному полюсі земної сфери. Це був би непотрібний спосіб зобразити, як трохи зберігає інформацію, але це законно. Чи не заважають навігатори використовувати аналоговий глобус, якби вони існували лише на двох полюсах?

Інформація, закодована в квантовому комп'ютері, не може бути записана як +1 або -1, в основному тому, що інформація, кодована в кубіті (квантово-комп'ютерний еквівалент біта), може мати будь-яке значення між +1 і -1. Один із способів зобразити це - на сфері, яка, подібно до земної кулі, має аналогові позначення широти та довготи.

Такою сферою може бути сфера Блоха, одинична сфера, запозичена із суцільної сферичної геометрії та тригонометрії. Ми можемо надати такі сферові лінії широти і довготи. Погана новина в тому, що кодування точки між полюсами тепер тягне за собою менш знайомі тригери та складні числа. Хороша новина полягає в тому, що будь-який такий момент можна чітко оцінити, в тому числі для опису інформації, закодованої в кубіті. Так, по суті ця сфера Блоха нагадує явно аналоговий глобус! У цьому сенсі я згоден; квантові комп’ютери можна вважати такими, що покладаються на аналогові математичні засоби.