एक qubit और शास्त्रीय बिट के बीच अंतर क्या है?

Question

जैसा कि मैं इसे समझता हूं, क्वांटम और गैर-क्वांटम कंप्यूटर के बीच मुख्य अंतर यह है कि क्वांटम कंप्यूटर क्वैब का उपयोग करते हैं जबकि गैर-क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करते हैं (शास्त्रीय) बिट्स।

क्वाइबेट्स और क्लासिकल बिट्स में क्या अंतर है?

Answer 1

एक बिट शास्त्रीय गणना में उपयोग की जाने वाली जानकारी की एक द्विआधारी इकाई है। यह दो संभावित मान ले सकता है, आमतौर पर या होने के लिए लिया जाता है । बिट्स को उपकरणों या भौतिक प्रणालियों के साथ लागू किया जा सकता है जो दो संभावित राज्यों में हो सकते हैं।$0$$1$

Qubits के साथ तुलना और कॉन्ट्रास्ट के लिए बिट्स, चलो बिट्स के लिए एक वेक्टर अंकन इस प्रकार प्रस्तुत करते हैं: एक सा दो तत्वों का एक स्तंभ वेक्टर का प्रतिनिधित्व करती है , जहां के लिए खड़ा है और β के लिए 1 । अब बिट 0 का प्रतिनिधित्व वेक्टर ( 1 , 0 ) T और बिट 1 बाय ( 0 , 1 ) T द्वारा किया जाता है । पहले की तरह, केवल दो संभावित मान हैं।$(\alpha,\beta)^T$$\alpha$$0$$\beta$$1$$0$$(1,0)^T$$1$$(0,1)^T$

जबकि प्रतिनिधित्व इस तरह का शास्त्रीय बिट्स के लिए अनावश्यक है, यह अब आसान qubits लागू करने के लिए है: एक qubit बस किसी भी है $(\alpha,\beta)^T$ जहां जटिल संख्या तत्वों सामान्य हालत को संतुष्ट $|\alpha|^2+|\beta|^2=1$ । सामान्यीकरण की स्थिति व्याख्या करने के लिए आवश्यक है और$|\alpha|^2$$|\beta|^2$माप परिणामों के लिए संभावनाओं के रूप में, देखा जाएगा। कुछ कॉल क्वांटम सूचना की इकाई को क्विट करते हैं। क्यूबिट्स को क्वांटम डिवाइस या क्वांटम सिस्टम के शुद्ध (शुद्ध) राज्यों के रूप में लागू किया जा सकता है, जो दो संभावित राज्यों में हो सकते हैं, जो तथाकथित कम्प्यूटेशनल आधार बनेंगे, और इसके अलावा इनमें से एक सुसंगत सुपरपोजिशन में। यहाँ क्वांटमनेस को शास्त्रीय और अलावा अन्य मात्राओं का होना आवश्यक है ।$(1,0)^T$$(0,1)^T$

क्वांटम कम्प्यूटेशन के दौरान जो सामान्य ऑपरेशन क्वांटम पर किए जाते हैं, वे क्वांटम गेट्स और माप हैं। ए (सिंगल क्वबिट) क्वांटम गेट इनपुट क्वेट के रूप में लेता है और आउटपुट के रूप में एक क्वबिट देता है जो इनपुट क्वबिट का रैखिक परिवर्तन है। जब चबूतरा के लिए उपरोक्त वेक्टर संकेतन का उपयोग करते हैं, तो फाटकों को मेट्रिसेस द्वारा प्रतिनिधित्व किया जाना चाहिए जो सामान्य स्थिति को संरक्षित करते हैं; ऐसे मैट्रीस को एकात्मक मैट्रिस कहा जाता है। शास्त्रीय फाटकों को मेट्रिस द्वारा दर्शाया जा सकता है जो बिट्स को बिट्स के रूप में रखते हैं, लेकिन ध्यान दें कि क्वांटम गेट्स का प्रतिनिधित्व करने वाले मेट्रिक्स सामान्य रूप से इस आवश्यकता को पूरा नहीं करते हैं।

$(\alpha,\beta)^T$$[ (1,0)^T,(0,1)^T]$$(1,0)^T$$|\alpha|^2$$(0,1)^T$$|\beta|^2$। दूसरे शब्दों में, जबकि माप से पहले कम्प्यूटेशनल आधार वाले राज्यों के अलावा अन्य राज्यों में भी हो सकता है, माप में अभी भी केवल दो संभावित परिणाम हो सकते हैं।

कोई एक बिट या क्वबिट के साथ बहुत कुछ नहीं कर सकता है । या तो पूर्ण कम्प्यूटेशनल शक्ति कई का उपयोग करने से आती है, जो उनके बीच अंतिम अंतर की ओर जाता है जो यहां कवर किया जाएगा: एकाधिक क्वैट्स को उलझाया जा सकता है। अनौपचारिक रूप से कहे तो, उलझाव एक तरह से सहसंबंध है जो कि शास्त्रीय प्रणालियों की तुलना में अधिक मजबूत है। एक साथ, सुपरपोजिशन और उलझाव एक को एल्गोरिथ्म को डिजाइन करने की अनुमति देता है जो बिट्स के साथ नहीं किया जा सकता है। सबसे बड़ी रुचि एल्गोरिदम हैं जो सबसे अच्छी तरह से ज्ञात शास्त्रीय एल्गोरिदम की तुलना में कम कम्प्यूटेशनल जटिलता के साथ एक कार्य को पूरा करने की अनुमति देते हैं।

समापन से पहले, यह उल्लेख किया जाना चाहिए कि बिट्स (और इसके विपरीत ) के साथ एक क्विबेट को सिम्युलेटेड किया जा सकता है , लेकिन आवश्यक बिट्स की संख्या क्विट की संख्या के साथ तेजी से बढ़ती है। नतीजतन, विश्वसनीय क्वांटम कंप्यूटर के बिना क्वांटम एल्गोरिदम केवल सैद्धांतिक हित के हैं।