एक नियमित कंप्यूटर की तुलना में क्वांटम कंप्यूटर क्यों और कैसे तेज होता है?

Question

मैं वर्तमान में क्वांटम भौतिकी के बारे में एक किताब (और बहुत सारे विकिपीडिया) पढ़ रहा हूं और मुझे अभी तक यह समझ में नहीं आया है कि क्वांटम कंप्यूटर आज के कंप्यूटरों की तुलना में कैसे तेज हो सकता है।

क्वांटम कंप्यूटर उप-घातीय समय में एक समस्या को कैसे हल कर सकता है जो एक क्लासिक कंप्यूटर केवल घातीय समय में हल कर सकता है?

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मुझे यह वीडियो वेरिटासियम से मिला, ए / प्रो एंड्रिया मोरेलो की मदद से यह समझाने में बेहद मददगार है। क्वांटम कंप्यूटिंग कैसे काम करती है, यह समझाने के बाद, वह इस बात पर एक अच्छी व्याख्या करता है कि क्वांटम कंप्यूटिंग कभी आधुनिक कंप्यूटिंग की जगह क्यों लेगा और किन मामलों में क्वांटम कंप्यूटिंग धीमी / तेज होगी।

— गुन्नार

कौन सी किताब? plz इसे उद्धृत करें। यह भी देखें कि एक qm सीपीयू की प्रसंस्करण शक्ति को कैसे मापें

— vzn

निकटता से संबंधित: क्वांटम कंप्यूटर के साथ किस प्रकार के एल्गोरिदम तेज होते हैं? , क्या कोई प्रमाण है कि क्वांटम कंप्यूटर शास्त्रीय कंप्यूटरों की तुलना में अधिक कुशल हैं?

— गिल्स एसओ- बुराई को रोकें '

Answer 1

एक क्वांटम कंप्यूटर अपने आप में तेज नहीं है। इसके बजाय, इसकी गणना का एक अलग मॉडल है । इस मॉडल में, कुछ (सभी नहीं!) समस्याओं के लिए एल्गोरिदम हैं, जो कि सबसे तेज संभव (या सबसे तेजी से ज्ञात, कुछ समस्याओं के लिए) शास्त्रीय एल्गोरिदम की तुलना में समान रूप से तेज़ हैं।

मैं स्कॉट आरोनसन द्वारा क्वांटम की सीमाएं पढ़ने की सलाह देता हूं : यह एक छोटा लोकप्रिय लेख है जिसमें बताया गया है कि हम क्वांटम कंप्यूटर से क्या उम्मीद कर सकते हैं।

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आपका क्या मतलब है: "अपने आप में एक क्वांटम कंप्यूटर तेज नहीं है। ", विशेष रूप से सिर्फ यह कहने से पहले, सही एल्गोरिदम के साथ, यह मॉडल कुछ समस्याओं को हल कर सकता है जो कि तेज रूप से शास्त्रीय मॉडल (और निश्चित रूप से कम से कम हमेशा तेज) )? या आप सिर्फ यह कह रहे हैं कि कम्प्यूटेशनल गति एक एल्गोरिथ्म की संपत्ति है, कम्प्यूटेशनल मॉडल की नहीं। लेकिन फिर मुझे लगता है कि इस अवधारणा को कम्प्यूटेशनल मॉडल तक बढ़ाया जा सकता है। या कोई कारण है कि यह संभव क्यों नहीं है।

— बबौ

Answer 2

मूल विचार यह है कि क्वांटम उपकरण एक ही समय में कई राज्यों में हो सकते हैं। आमतौर पर, एक कण एक ही समय में अपने स्पिन को ऊपर और नीचे कर सकता है। इसे सुपरपोजिशन कहा जाता है। यदि आप n कण जोड़ते हैं, तो आपके पास कुछ ऐसा हो सकता है जो राज्यों को सुपरपोज कर सकता है। फिर, यदि आप सुपरपोज़्ड स्टेट्स (या सुपरपोज़्ड सिंबल्स) के लिए बोलियन ऑपरेशंस का विस्तार करने का प्रबंधन करते हैं, तो आप एक ही समय में कई कंप्यूटेशन कर सकते हैं। इसमें अड़चनें हैं लेकिन कुछ एल्गोरिदम को गति दे सकती है। एक बड़ी शारीरिक समस्या यह है कि बड़े सिस्टम पर सुपरपोजिशन बनाए रखना कठिन है।$2^n$

Answer 3

अत्याधुनिक अनुसंधान के अधीन इसकी एक खुली समस्या यह है कि क्या सैद्धांतिक और व्यावहारिक दोनों स्तरों पर क्वांटम एल्गोरिदम कभी भी "शास्त्रीय" एल्गोरिदम से अधिक तेज होंगे। जटिलता सिद्धांत में यह प्रश्न में परिलक्षित होता है जैसे कि BQP =? पी यानी क्वांटम कंप्यूटिंग "पी" वर्ग शास्त्रीय पी (बहुपद समय) वर्ग के बराबर है या नहीं और कई अन्य संबंधित खुले प्रश्न हैं।

एक बहुत ही पेचीदा और महत्वपूर्ण डेटापॉइंट है: पी-क्वांटम समय में पुरस्कार विजेता शोर एल्गोरिथ्म कारक संख्या, लेकिन यह अभी भी ज्ञात नहीं है कि पी-टाइम शास्त्रीय फैक्टरिंग एल्गोरिदम मौजूद है या नहीं।

पिछले कुछ वर्षों में एक नई दिशा एडियाबेटिक क्वांटम कंप्यूटिंग में काम करती है, जो कि क्यूब ट्रांसपोर्ट से जुड़े अन्य मानक तरीकों की तुलना में / इंजीनियर को लागू करना आसान है (लेकिन अभी भी इसे लागू करना बहुत कठिन है)।

केवल क्वांटम कंप्यूटर (ओं) को आज तक बनाया गया द्वैव सिस्टम द्वारा बनाया गया है और वर्तमान में इसकी वास्तविक क्वांटम प्रभावों और प्रदर्शन के बारे में गहन वैज्ञानिक जांच और विवाद के अधीन है; यह बहुत महंगा है और मूल रूप से एक डेस्कटॉप कंप्यूटर से बाहर नहीं निकलता है, जब शास्त्रीय कोड पूरी तरह से (मानव / हाथ-) अनुकूलित है। हालाँकि, यह स्पष्ट रूप से कहा जा सकता है कि कोई भी अन्य कॉर्पोरेट, सरकार या विश्वविद्यालय अनुसंधान संस्थाएँ अपने स्तर पर लागू / तकनीकी / इंजीनियरिंग उन्नति के स्तर के करीब नहीं हैं।

वैज्ञानिक दृष्टिकोण पल और कुछ वैज्ञानिक पर बादल छाए रहेंगे विशेषज्ञों / आलोचकों / संशयवादी जैसे Dyakonov लंबे समय से माना है / तर्क है दृढ़ता से कि स्केलेबल QM कंप्यूटर होगा कभी नहीं दुर्गम तकनीकी कठिनाइयों और / या बाधाओं की वजह से अमल में लाना।

Answer 4

Ive को एक प्रमाण मिला है जो कहता है कि क्वांटम पावर की भी अपनी सीमाएँ हैं।

क्वांटम कंप्यूटर्स को किबिट्स के एक किलोबाइट तक पहुंचने में भी बहुत मुश्किल लगता है। लेकिन अगर वे केवल वहां पहुंचते हैं, तो भी यह काफी शक्तिशाली है।

१६३ time४ क्यूबिट १२ dimensions टाइम स्टेप्स १२ dimensions टाइम स्टेप्स, फुल एक्जॉस्टिव सर्च, दैट अमेजिंग, १०० टाइम स्टेप १०० डायमेंशन प्रायिकता ट्री !!! लेकिन निकट भविष्य में क्वांटम के लिए उस राशि से अधिक की उम्मीद न करें।

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यह एक उत्तर की तुलना में अधिक टिप्पणी लगती है।

— xskxzr

यह कैसे कहा गया प्रश्न का उत्तर देता है? इसे सीमाएँ मिलीं, ठीक है, लेकिन सवाल उप-घातीय समय के बारे में था।

— ईविल

Answer 5

क्वांटम प्रणाली एक प्रणाली है जो पर्यावरण की बाधाओं द्वारा निर्धारित विभिन्न संभावनाओं पर एक क्वांटम राज्य (एस) में मौजूद है। यह मानते हुए कि एक क्वांटम कंप्यूटर में एक n-बिट क्वांटम सिस्टम के सभी राज्य शामिल हैं, इनमें से एक राज्य का निष्कर्षण सिस्टम को किसी एक राज्य में ढह जाता है। यह पुनरावृति के बिना बाल्टी की खोज करने के लिए O (1) का उपयोग करते हुए एक हैश फ़ंक्शन के समान है। दो चीजों की जरूरत है, एन-बिट सिस्टम के क्वांटम भंडारण और उस राज्य को ध्वस्त करने के लिए एक हैश-जैसे फ़ंक्शन की आवश्यकता है। बाधाएं राज्य में एन-बिट सिस्टम को गिराने के लिए विभिन्न हैशिंग कार्यों की भूमिका निभाती हैं।

Answer 6

इसे इस तरह से सोचें: ऐसी समस्याएं हैं जो व्यक्तिगत उप-मामलों की एक पूरी समाधान करके हल की जा सकती हैं [उदाहरण: परीक्षण प्रभाग द्वारा फैक्टरिंग]। इन समस्याओं को हल करने में लंबा समय लगता है अगर एक के बाद एक उप-मामलों को हल करना है। उन्हें बहुत तेजी से हल किया जा सकता है अगर कोई समानांतर में सभी उप-मामलों को हल करने के लिए पर्याप्त हार्डवेयर प्रदान कर सकता है, लेकिन यह व्यावहारिक नहीं है क्योंकि समस्या आकार के साथ आवश्यक हार्डवेयर की मात्रा बढ़ जाती है। क्वांटम कंप्यूटिंग कारनामे superposition के- राज्यों क्वांटम मैकेनिक्स के सुविधा के लिए अनुकरण पर्याप्त हार्डवेयर उपलब्ध कराने के - यानी superposition में प्रत्येक राज्य के उप मामलों में से एक के लिए 'मशीन' है। ध्यान दें कि यह सिमुलेशन सॉफ्टवेयर द्वारा नहीं, बल्कि प्रकृति द्वारा किया गया है।

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क्वांटम कम्प्यूटेशन समानांतर में चलने वाली संपूर्ण खोज के समान नहीं है। यह उससे थोड़ा अधिक जटिल है।

— युवल फिल्मस