क्वांटम कंप्यूटिंग के वास्तविक विश्व अनुप्रयोग (सुरक्षा को छोड़कर)

17

मान लेते हैं कि हमने एक सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटर बनाया है।

सुरक्षा से संबंधित मुद्दों (क्रिप्टोग्राफी, गोपनीयता, ...) को छोड़कर वर्तमान दुनिया की कौन सी समस्याएं इसका उपयोग करने से लाभ उठा सकती हैं?

मुझे दोनों में दिलचस्पी है:

व्यावहारिक प्रविष्टि के लिए वर्तमान में समस्याएँ,
वर्तमान में जिन समस्याओं का समाधान किया जा रहा है, लेकिन एक महत्वपूर्ण स्पीडअप उनकी उपयोगिता में बहुत सुधार करेगा।

quantum-computing application-of-theory

— पायोत्र मिगदल
स्रोत

8

शायद यह मदद करता है।

— अनलगिंडी

IIRC, इस बारे में एक सवाल था कि क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग कुशलता से गणना करने के लिए क्या किया जा सकता है। आप इसे देखना चाह सकते हैं।

— केव

क्या यह मददगार है?

— केवह

1

@ केवः बहुत, ईमानदार होने के लिए नहीं। मेरे सवाल का जोर वास्तविक दुनिया अनुप्रयोगों (इसलिए न केवल जहां 'एक विशेष एल्गोरिथ्म के लिए एक गति है' लेकिन जब एक गति एक विशेष व्यावहारिक समस्या हल करती है)।

— पायोत्र मिग्डल

1

इष्टतम फाइटोलैनेटिक पेड़ का निर्माण ।

— सईद

17

कुशलता से क्वांटम यांत्रिकी का अनुकरण।

— टायसन विलियम्स
स्रोत

यह std / लोककथा / विडंबना / glib / निकट-मजाक उत्तर और मुझे आश्चर्य है कि किसने इसकी उत्पत्ति की। क्या किसी का वास्तविक संदर्भ है? मैं यह सवाल के रूप में निम्नानुसार संभव नहीं nec है। क्यूएम कंप्यूटिंग काफी हद तक जोड़ीदार क्वबिट इंटरैक्शन (गेट्स) पर केंद्रित है। यह साबित करने के लिए कि कोई कुशलतापूर्वक क्यूएम का अनुकरण कर सकता है ऐसा लगता है कि किसी को यह दिखाना होगा कि आप जोड़ीदार इंटरैक्शन के साथ कुशलता से सभी संभव एन-वार इंटरैक्शन का अनुकरण कर सकते हैं । एक कागज में यह साबित नहीं देखा है।

— vzn 16

2

@vzn: अधिकांश भौतिक इंटरैक्शन में, 2-पार्टिकल इंटरैक्शन को सीमित करना एक अच्छा सन्निकटन है, केवल अर्थ बनाने के लिए स्थानीय 2-बॉडी इंटरैक्शन के आधार पर सिमुलेशन के लिए काफी अच्छा है (अधिक शब्दों सहित बातचीत आमतौर पर बहुत तेजी से क्षय होती है)। तो सामान्य एन-बॉडी इंटरैक्शन का अस्तित्व सिमुलेशन विचार को अमान्य नहीं करता है।

— Marcin Kotowski

@vzn मेरे पास कागजी संदर्भ नहीं है, लेकिन स्कॉट आरोनसन ने यह बात कही और अपने हालिया टाइम्स लेख में इसका उल्लेख किया ।

— टायसन विलियम्स

2

@vzn, यह मूल अनुप्रयोग था जब क्वांटम कंप्यूटिंग की कल्पना रिचर्ड फेनमैन द्वारा की गई थी। यह उस पेपर की लिंक है जहां उन्होंने क्वांटम कंप्यूटर ( स्प्रिंगरलिंक / कॉन्टेंट / टी 2 एक्स 8115127841630 ) का विचार रखा था , और आप यह भी जांच सकते हैं ( ज्ञान .weizmann.ac.il/~naor -COURSE/feynman-simulating.pdf )

— मार्कोस विलगरा

1

@vzn उत्तर मान्य है, लेकिन डिजिटल क्वांटम सिमुलेशन पर साहित्य काफी हद तक इसे टिप्पणियों के माध्यम से जोड़ सकता है। विषय दिलचस्प होने के कारण मैं एक नई चर्चा खोलने की सलाह दूंगा।

— जुआन बर्मेजो वेगा

8

ब्रैसर्ड, होयर, मोस्का और टेप ने दिखाया कि सामान्यीकृत ग्रोवर खोज, जिसे आयाम प्रवर्धन कहा जाता है, का उपयोग शास्त्रीय उत्तराधिकारियों के एक बड़े वर्ग पर द्विघात गति प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। उनके विचार के पीछे अंतर्ज्ञान यह है कि शास्त्रीय विधियाँ किसी दिए गए समस्या के समाधान की खोज के लिए यादृच्छिकता का उपयोग करती हैं, इसलिए हम आयाम प्रवर्धन का उपयोग उस एक के लिए यादृच्छिक तारों के सेट की खोज करने के लिए कर सकते हैं जो उत्तराधिकारी को एक अच्छा समाधान खोजने में मदद करेगा। यह एल्गोरिथ्म के चलने के समय में एक द्विघात गति उत्पन्न करता है। अधिक विवरण के लिए ऊपर दिए गए पेपर के अनुभाग 3 को देखें।

— फिलिप लमोंटग्वेन
स्रोत

8

क्वांटम सिस्टम का अनुकरण!

मैंने गौर किया कि जिस दूसरे उत्तर में इसका उल्लेख किया गया था, उसमें कई टिप्पणियां थीं कि क्या यह सच है क्योंकि यह एक गैर-स्पष्ट दावा है। और लोगों ने संदर्भों का अनुरोध किया। यहाँ कुछ संदर्भ हैं।

फेनमैन द्वारा मूल प्रस्ताव:

फेनमैन, आर .: कंप्यूटर के साथ भौतिकी का अनुकरण। इंट। जे। थोर। भौतिकी। 21 (6) (1982) 467–488

"स्थानीय" हैमिल्टन द्वारा परिभाषित सभी क्वांटम सिस्टम के लिए कुशल एल्गोरिदम। (लॉयड यह भी बताता है कि विशेष और सामान्य सापेक्षता के अनुरूप कोई भी प्रणाली स्थानीय अंतःक्रियाओं के अनुसार विकसित होती है।)

लॉयड, एस .: यूनिवर्सल क्वांटम सिमुलेटर। विज्ञान 273 (5278) (1996) 1073-1078

हैमिल्टनवादियों को विरल करने के लिए और अधिक सामान्यीकरण, जो स्थानीय हैमिल्टन की तुलना में अधिक सामान्य हैं:

अहरोनोव, डी।, ता-शमा, ए .: एडियाबेटिक क्वांटम राज्य पीढ़ी और सांख्यिकीय शून्य ज्ञान। में: प्रोक। 35 वाँ STOC, ACM (2003) 20–29

आगे की पढाई:

बेरी, डी।, अहोकास, जी।, क्लेव, आर।, सैंडर्स, बी।: ई। For cient क्वांटम एल्गोरिदम विरल हैमिल्टन के अनुकरण के लिए। Commun। गणित। भौतिकी। 270 (2) (2007) 359-371

Childs, AM: निरंतर समय में क्वांटम सूचना प्रसंस्करण। पीएचडी थीसिस, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (2004)

— रॉबिन कोठारी
स्रोत

2

इस क्षेत्र में विजन खतरनाक और बहुरूपी है, इसलिए हमें इस विषय से सावधान रहना चाहिए। फिर भी बहुपद गति वाले कुछ क्यू-एल्गोरिदम में दिलचस्प संभावित अनुप्रयोग हैं।

यह ज्ञात है कि ग्रोवर खोज को एनपी-पूर्ण समस्याओं [1] के समाधान के लिए बहुपद के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । यह 3-SAT के लिए [2] में सिद्ध होता है । सैट के कुछ एप्लिकेशन, [3] से उधार लिए गए हैं: सर्किट समतुल्यता , स्वचालित परीक्षण-पैटर्न पीढ़ी , रैखिक समय तर्क का उपयोग करके मॉडल की जाँच करना , कृत्रिम बुद्धिमत्ता की योजना बनाना और जैव सूचना विज्ञान में हैप्लोटाइपिंग की जाँच करना । हालाँकि मुझे इन विषयों के बारे में अधिक जानकारी नहीं है, लेकिन शोध की यह पंक्ति मेरे लिए व्यावहारिक लगती है।

इसके अलावा, शास्त्रीय गणना [ 8 , 10 , 11 ] पर बहुपद गति के साथ नंद-पेड़ों का मूल्यांकन करने के लिए एक क्वांटम एल्गोरिदम है । नंद वृक्ष एक गेम ट्री का एक उदाहरण है, जो शतरंज और गो जैसे बोर्ड गेम के मैचों का अध्ययन करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक अधिक सामान्य डेटा-संरचना है। यह प्रशंसनीय लगता है कि इस तरह के स्पीड-अप का उपयोग अधिक शक्तिशाली सॉफ्टवेयर गेम-खिलाड़ियों को डिजाइन करने के लिए किया जा सकता है। क्या यह कुछ क्वांटम-वीडियो-गेम डेवलपर्स को रुचि दे सकता है?

दुर्भाग्य से, वास्तविकता में खेल खेलना पेड़ों के मूल्यांकन के समान बिल्कुल नहीं है: जटिलताएं हैं, उदाहरण के लिए, यदि आपके खिलाड़ी इष्टतम रणनीतियों का उपयोग नहीं कर रहे हैं [ 12 ]। मैंने वास्तविक जीवन के परिदृश्य पर विचार करते हुए कोई अध्ययन नहीं देखा है, इसलिए यह कहना कठिन है कि व्यवहार में [ 8 ] से गति कितनी लाभदायक है । यह चर्चा का एक अच्छा विषय हो सकता है।

— जुआन बरमेजो वेगा
स्रोत

1

: कृपया शामिल होने के लिए मेरा आमंत्रण स्वीकार quantumcomputing.stackexchange.com ।

— रोब

-6

लगता है कि आपने QM अनुसंधान के सीमांतों पर एक उत्कृष्ट प्रश्न उठाया है (आंशिक रूप से आपके अब तक के उत्तरों की कमी से संकेत मिलता है), लेकिन यह पूरी तरह से एक समस्या के रूप में परिभाषित या कैप्चर नहीं किया गया है। सवाल "क्या QM एल्गोरिदम कुशलतापूर्वक गणना कर सकते हैं?" की तर्ज पर है और एक पूर्ण उत्तर ज्ञात नहीं है और सक्रिय रूप से पीछा किया जा रहा है। इनमें से कुछ QM से संबंधित वर्गों की जटिलता (पर खुले प्रश्न) से संबंधित है।

यह मामला होगा कि कुछ औपचारिक प्रश्न परिभाषित किया गया है। यदि QM वर्गों को "काफी शक्तिशाली" गैर-QM वर्गों के बराबर दिखाया जा सकता है, तो आपका उत्तर है। इस प्रकार के परिणाम का सामान्य विषय "नहीं-तो-कठिन-इन-क्यूएम" वर्ग होगा, जो "हार्ड-इन-गैर-क्यूएम" वर्ग के बराबर है। इस प्रकार के विभिन्न खुले जटिलता वर्ग पृथक्करण हैं (शायद कोई और उन्हें और अधिक विस्तार से सुझाव दे सकता है)।

क्वांटम एल्गोरिदम पर वर्तमान क्यूएम ज्ञान के बारे में कुछ अजीब बात यह है कि एल्गोरिदम के एक प्रकार के अजीब हड़पने वाले बैग हैं जो क्यूएम में काम करने के लिए जाने जाते हैं, लेकिन उनके लिए बहुत अधिक सुसंगतता / सामंजस्य नहीं है। वे कुछ मायनों में विचित्र और डिस्कनेक्टेड लगते हैं। "स्पष्ट रूप से क्यूएम में गणना करने योग्य समस्याओं के लिए अंगूठे का नियम" नहीं है, आमतौर पर इस रूप में "एक उचित उम्मीद के बावजूद कि कोई भी हो सकता है।"

उदाहरणार्थ एनपी संपूर्णता के सिद्धांत के विपरीत है जो तुलनात्मक रूप से अधिक सामंजस्यपूर्ण है। ऐसा लगता है कि शायद क्यूएम सिद्धांत बेहतर विकसित है, तो यह एनपी पूर्णता सिद्धांत की याद दिलाने वाले सामंजस्य की इस अधिक भावना को प्राप्त करेगा।

एक मजबूत विचार यह हो सकता है कि अंततः जब QM जटिलता सिद्धांत बेहतर तरीके से समाप्त हो जाता है, तो NP पूर्णता किसी भी तरह "बड़े करीने से" फिट हो जाएगी।

मेरे लिए सबसे सामान्य क्यूएम स्पीडअप या व्यापक रूप से लागू रणनीति Ive देखा गया है, यह विवाद एल्गोरिथ्म लगता है क्योंकि इतना व्यावहारिक सॉफ्टवेयर db प्रश्नों से संबंधित है। और कुछ तरीकों से तेजी से "असंरचित" लोगों को:

$O(\sqrt{N})$ $Ω(N)$

— vzn
स्रोत

3

"क्यूएम जटिलता सिद्धांत बेहतर तरीके से निकाल दिया गया है, एनपी पूर्णता किसी भी तरह" बड़े करीने से "फिट होगी।" क्वांटम इंटरएक्टिव प्रूफ सिस्टम (QMA आदि जटिलता वर्ग) का एक अच्छी तरह से विकसित सिद्धांत है जो एनपी, पीएसपीएसीएस आदि जैसे शास्त्रीय जटिलता वर्गों को सामान्य करता है। इस अर्थ में, एनपी-पूर्णता क्वांटम जटिलता सिद्धांत में बड़े करीने से फिट बैठता है। (दूसरी ओर, मैं मानता हूं कि क्वांटम एल्गोरिदम के क्षेत्र में सामंजस्य का अभाव है, लेकिन क्वांटम एल्गोरिदम और क्वांटम जटिलता अलग-अलग उपक्षेत्र हैं)।

— Marcin Kotowski

सहमत हैं कि अच्छी तरह से परिभाषित क्यूएम कक्षाएं और पदानुक्रम हैं जो गैर-क्यूएम कक्षाओं को दर्पण करते हैं लेकिन उनके संबंध (सत्ता के सापेक्ष) "शास्त्रीय" गैर-क्यूएम वर्ग और एनपी विशेष रूप से मोटे तौर पर एक खुला प्रश्न है।

— 19

1

"तेजी से असंरचित डेटाबेस" से आपका क्या मतलब है? एक डेटाबेस ऐसा लगता है जैसे परिभाषा के अनुसार बहुत सुंदर है।

— जुआन बरमेजो वेगा