Кто-то поднял "квантовый процессор" или "квантовые вычисления" на днях. Что это? Чем он отличается от процессоров, которые мы используем?
8
3 ответа
5
В двух словах: процессоры сейчас работают на электронах, и поэтому ограничены скоростью света и различными другими нюансами.
Квантовые процессоры используют свойства субатомных частиц (например, квантовую запутанность или "жуткое действие Эйнштейна на расстоянии"), чтобы преодолеть некоторые из этих пределов и предложить потенциально экспоненциальное увеличение мощности.
В двух словах: они намного, намного быстрее.
4
Сначала прочитайте Введение в квантовую механику, а затем Квантовая механика. После этого прочитайте Квантовые вычисления, QIS и Блок квантовой обработки.
3
Джош К. связал с некоторыми хорошими ресурсами, которые не будет плохой идеей для вас, чтобы читать. Я считаю, что большая часть информации Википедии по этим темам достаточно точна. Но если вы не можете сказать по заголовкам ссылок, квантовые вычисления - не совсем тривиальная тема. Вы должны быть знакомы с некоторым справочным материалом (то есть квантовой физикой), чтобы понять его.
Для несколько менее технического объяснения (от человека, который изучил квантовые вычисления более подробно), попробуйте следующее: в квантовой механике свойства частиц описываются "квантовыми состояниями", которые состоят из комбинации "базовых состояний". Например, электроны имеют спин (момент импульса), поэтому они действуют как маленькие магниты. Поместите их в магнитное поле, и они будут направлены вверх или вниз (ну, параллельно или антипараллельно полю). В обычных компьютерах (упрощенная модель) вы можете выбрать 1 или 1, чтобы уменьшить значение 0, и вы можете выполнять вычисления, регулируя магнитные поля, чтобы переворачивать электроны вверх или вниз, как вы хотите.
Но в квантовой механике, электроны не ограничиваются только указывая вверх или только вниз; на самом деле они могут иметь некоторую комбинацию (суперпозицию) этих двух состояний, например, наполовину вверх и наполовину вниз одновременно. Это может представлять бит, который действует как 1 и 0. Это называется кубитом. Когда вы объединяете несколько кубитов (электронов), вы можете получить более сложные суперпозиции, такие как 11/10/00 или 110/101/011/001/000 или что-то еще, и если вы используете их в правильном компьютере, это похоже на запуск алгоритма с 3 или 5 или любым количеством входов одновременно. Поэтому любой алгоритм, который требует от вас выполнения одной и той же операции над множеством различных наборов битов, может быть значительно ускорен квантовыми вычислениями. На практике оказывается, что некоторые алгоритмы экспоненциального времени превращаются в алгоритмы полиномиального времени, когда вы запускаете их на квантовом компьютере.