有谁知道"量子计算"是什么?

Fra*_* R. 25 language-agnostic quantum-computing

在物理学中,它具有粒子在特定时间点以多个/平行动态存在的能力.在计算中,数据位是否能够同时等于1或0,第三个值如NULL [未知]或多个值?这项技术如何应用​​于:计算机处理器,编程,安全性等等?有没有人建造一个实用的量子计算机或开发了一种量子编程语言,例如,程序代码动态变化或自主?

Gre*_*erg 48

我已经完成了量子计算的研究,我希望这是一个明智的答案.

人们常说,在量子计算机中看到的量子比特可以存在于0和1的"叠加"中.这是事实,但是比你猜想的更微妙.即使使用具有随机性的经典计算机,在0和1的叠加中也可以存在一个位,在某种意义上它是0并且具有一定概率的1.就像当你掷骰子而不看结果,或接收你尚未阅读的电子邮件时,你可以将其状态视为可能性的叠加.现在,这可能听起来像只是flim-flam,但事实是这种类型的叠加是一种并行性,并且利用它的算法可以比其他算法更快.它被称为随机计算,而不是叠加,你可以说该位处于概率状态.

它和量子比特之间的区别在于量子比特可以有一组可能的叠加,具有更多属性.普通比特的概率状态集合是线段,因为所有概率都是0或1.量子比特的状态集是圆形3维球.现在,概率位串比单个概率位更复杂,更有趣,对于量子位串也是如此.如果你可以像这样制作量子比特,那么实际上一些计算任务将不会比以前更容易,就像随机算法无法解决所有问题一样.但是一些计算问题,例如因子分解,具有比任何已知经典算法快得多的新量子算法.这不是时钟速度或摩尔定律的问题,因为第一个有用的量子比特可能相当慢而且昂贵.它只是一种并行计算,就像一种算法,它使得随机选择只是在弱意义上使所有选择并行.但它是"关于类固醇的随机算法"; 这是我最喜欢的局外人摘要.

现在是坏消息.为了使经典位处于叠加状态,它是一个随机选择,对你来说是秘密的.一旦你看到一个翻转的硬币,硬币"坍塌"到任何一个头肯定或尾巴肯定.它与量子比特之间的区别在于,为了使量子比特作为一个量子比特,它的状态必须是来自物理世界其他部分的秘密,而不仅仅是来自你.它必须是来自附近原子等的秘密.另一方面,对于量子计算机有用的量子比特,必须有一种方法来操纵它们,同时保持其状态的秘密.否则它的量子随机性或量子相干性就会破坏.制作量子比特并不容易,但它是常规的.制作可以使用量子门操纵的量子比特,

除了非常有限的玩具示范之外,人们不知道该怎么做.但如果他们能够做到足以制造量子计算机,那么对于这些​​计算机来说,一些硬计算问题就会容易得多.其他人根本不会那么容易,关于哪些可以加速以及加速多少都是未知数.它肯定会对密码学产生各种影响; 它将打破广泛使用的公钥加密形式.但是已经提出了其他类型的公钥密码术,这可能是可以的.此外,量子计算与量子密钥分发技术有关,该技术看起来非常安全,而秘密密钥密码术几乎肯定仍然相当安全.

  • 弗兰克,有一整套价值观,或者更确切地说是国家.1位于球的北极,0位于南极,你可以在它们之间有任何东西.没有"第三"状态,有很多州.我知道有些书描述的是"第三"状态,但这是错误的.没有比说地球有"第三"极点更有意义了. (4认同)
  • 我认为量子方法与可预见的未来在互联网上的实际安全性无关.如果存在严重的量子计算机,而现在它们不存在,则必须为所有浏览器更改ssl连接(如在https中).如果你需要量子密钥分配,现在你不需要,那么你需要一个带有特殊调制解调器且没有路由的直接光纤线路.量子计算和量子密钥分配是非常重要的理论主题和非常不重要的实践主题. (4认同)
  • 这是一张典型的最先进设备的照片:一个激光和离子阱系统,可以容纳10个量子比特(但是它们并没有那么多).建造它需要数千小时的劳动力.http://www.softwoehr.com/softwoehr/images/codetalk/NIST_visit_20090818/JHomeWithNISTIonTrap2.jpg (3认同)
  • @Frank:你只能非常缓慢地模拟量子计算机.您添加的每个新量子位都会使模拟速度慢两倍.因此,模拟超过大约30个量子位是不可能的.这就是量子计算很有趣的全部原因,它是一种无法模仿的新事物. (3认同)
  • 是的,我们可以写下量子计算的数学定义,并非常非常缓慢地模拟它.但并不是说我们没有"足够快"的硬件,而是经典硬件中的仿真不可避免地会非常严重.整个Google数据中心无法模拟超过60个量子比特左右.更重要的是,这使量子计算变得有趣:它根本不同,无法有效模拟. (3认同)
  • @Frank 同样,通过用经典计算机模拟微型量子计算机,您并没有真正获得任何好处。重点是制造一种新型计算机,可以运行经典计算机无法运行的算法。我同意我们需要跳出框框思考来构建量子计算机。这就是研究总是如此,跳出框框思考。(但仅仅要求分子计算机在某些研究角度只是一个简单的建议。谁能说分子是否是量子比特的最佳构造。) (2认同)