Що конкретно робить квантові комп'ютери корисними?

Я знаю, що квантові комп'ютери здатні обробляти суперпозицію всіх можливих станів одним проходом через логіку.

Це, здається, саме те, що люди вказують на те, що робить квантові комп'ютери особливими або корисними.

Однак після обробки суперпозиційних входів у вас є результат суперпозиції, з якого ви можете задати лише одне запитання, і воно згортається в єдине значення. Я також знаю, що не вдається (в даний час?) Клонувати стан суперпозиції, тому ви застрягли в отриманні відповіді на це одне питання.

В обох випадках схоже, що здатність мультиобробної обробки насправді нічого не отримала, оскільки це ефективно, як ніби обробляється лише одне стан.

Я неправильно трактую речі, чи реальна корисність квантових обчислень походить від чогось іншого?

Хтось може пояснити, що це щось інше?

Руйнівна інтерференція - це головне, що робить квантові комп'ютери більш потужними. У класичному ймовірнісному розрахунку наявність двох шляхів до результату завжди робить цей результат більш імовірним. У квантовому комп'ютері це може зробити результат менш імовірним.

Квантові алгоритми ретельно розроблені так, що неправильні відповіді, як правило, деструктивно втручаються, залишаючи лише бажані рішення як результати вимірювань. Це складно зробити, і не кожна проблема дозволяє це. Алгоритм пошуку Гровера - чудовий приклад цього ефекту, тому ось початковий рівень про алгоритм Гровера .

Інші корисні властивості квантові комп'ютери мають доступ до:

• Заплутання для покращення координації та комунікацій (наприклад, порушення симетрії , кодування надмірного щільності , тести на дзвони ).
• Принцип невизначеності криптографії (наприклад, квантовий розподіл ключів , випадкові числа, сертифіковані Ейнштейном ).
• Маніпулювання фактичними фізичними станами для впровадження квантових датчиків та іншого лабораторного обладнання (хто б не хотів тестувати контрфактичну бомбу ?).

(Скотт Ааронсон любить говорити, що все цікаве щодо кванту відбувається через суперпозиції зберігають 2-норму замість 1-норми, як це роблять розподіли ймовірностей. Усі більш конкретні корисні ефекти, які я згадав, походять від основної математики.)

Деякі ваші запитання - це відкриті теоретичні питання. Є кілька способів відповісти на ваше запитання. Загальним способом думати про обчислення QM є те, що вони використовуються спінтроніку, тобто квантову властивість спіна для обчислення. Отже, це логічний наступний крок у мініатюризації електроніки / логіки та обчислення загалом. Є теоретичні обмеження на ширині ворота, які очищається проти в сучасній технології виготовлення, , як наслідок , на плато з закону Мура і спінтроніки представляє «наступний рубіж».

$2^x$$x$- кількість кубітів, тобто експоненціальне зростання обчислювальної здатності для лінійного збільшення кубітів. Це звучить майже як з наукової фантастики, але, мабуть, "справжня / невід'ємна" властивість, наскільки хтось знає.

Ключовим проривом у 1996 році є алгоритм Шор , який показав, що факторинг може бути вирішений за "квантовий полиномний час", і він зараховується як великий інтерес до квантових обчислень. Факторинг, безумовно, лежить в основі сучасних криптографічних систем у широко використовуваному алгоритмі RSA .

Це відкрите теоретичне запитання, чи можуть квантові комп'ютери вирішити інші основні проблеми за «швидший» час. Це відомо як BPP =? Питання BQP .

Суперечливий комп’ютер QM побудований компанією DWave, яка виявилася "корисною" для вирішення деяких проблем, і вони успішно продемонстрували форму квантового масштабування на "дещо слабкішій" системі системи управління якістю, відомою як адіабатичні обчислення . Це відкрите питання, чи може він / коли-небудь продемонструє однозначне збільшення швидкості, активно під час досліджень, наприклад, Google, Nasa, Lockheed тощо.

Коротше кажучи, квантові комп'ютери не зовсім «корисні» в тому ж сенсі, що й класичні комп’ютери, що точний характер їх корисності активно досліджується, і існують лише обмежені / експериментальні / прототипи. Вони вважаються "принаймні настільки ж корисними", як і звичайні обчислення після їх реалізації, і, можливо, "більш корисними" певними не зовсім передбачуваними способами.

Відповідь досить суперечлива, але майте на увазі все ж.

я б сказав, що ніщо не робить квантові комп'ютери кориснішими (принаймні, зараз)!

Звичайно, стандартна теоретична обробка квантової механіки до обчислень, що стосується класичної теоретичної обробки, справді пропонує нові можливості (як відзначали інші відповіді). То в чому тут улов ?

Спіймати це: Це не встановлені квантові комп'ютери дійсно більш потужні , ніж звичайні / класичні комп'ютери (факт пов'язаний з$P$ проти $NP$проблема), і що класичні комп'ютери не можуть імітувати квантові комп'ютери. Впевнений, « квантова теорія » скаже вам це. Чому цитати в « квантовій теорії »? Оскільки це не квантова теорія, фактично це лише специфічна " інтерпретація квантової теорії ". Сподіваюся, що все це зрозуміло і зрозуміло.

Посилання на тему:

1. Чи існує офіційний доказ того, що квантові обчислення є чи будуть швидшими, ніж класичні обчислення?
2. Квантовий комп'ютер, емульований класичною системою ( папір IOP )
3. Перший "Квантовий комп'ютер", не швидший за класичний ПК
4. Чи можуть квантові вимірювання перемогти класичні комп’ютери?
5. Побиття квантового комп’ютера шляхом імітації квантової механіки