क्वांटम कंप्यूटिंग का क्या उपयोग है?

Question

इस साइट पर हम में से अधिकांश का मानना ​​है कि क्वांटम कंप्यूटिंग काम करेगी। हालांकि, चलो शैतान के वकील खेलते हैं। कल्पना कीजिए कि हमने अचानक कुछ मौलिक ठोकर खाई जो एक सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटर की ओर आगे के विकास को रोकती है। शायद हम तर्क के लिए, 50-200 क्विट के एनआईएसक्यू डिवाइस (शोर, इंटरमीडिएट स्केल क्वांटम) तक सीमित हैं। (प्रायोगिक) क्वांटम कंप्यूटिंग का अध्ययन अचानक रुक जाता है और आगे कोई प्रगति नहीं होती है।

क्वांटम कंप्यूटर के अध्ययन से पहले ही क्या अच्छा हुआ है?

इसके द्वारा, मेरा मतलब है कि वास्तविक रूप से क्वांटम प्रौद्योगिकियां, सबसे स्पष्ट उम्मीदवार क्वांटम कुंजी वितरण है, लेकिन यह भी तकनीकी परिणाम है जो अन्य क्षेत्रों में खिलाते हैं। केवल वस्तुओं की एक सूची के बजाय, प्रत्येक का एक संक्षिप्त विवरण सराहना की जाएगी।

Comments

हालांकि इस प्रश्न को कुछ अतिरिक्त पृष्ठभूमि प्रेरणा के साथ स्पष्ट रूप से पूछा गया था, यह निस्संदेह इस साइट पर अब तक के सबसे सफल प्रश्नों में से एक है, इसलिए मैं कोशिश कर रहा था कि मैं एक समान दिशा में कुछ और पूछना चाहता हूं, लेकिन छिपे हुए एजेंडे के बिना।

— DaftWullie

आप एक ही प्रश्न में यूनिवर्सल क्वांटम कंप्यूटर और क्वांटम कुंजी वितरण का उल्लेख कर रहे हैं, लेकिन मेरी समझ यह है कि क्वांटम कुंजी वितरण केवल 2 बिंदुओं के बीच एक सुरक्षित संचार विधि है जो वास्तव में एक सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटर से संबंधित नहीं है , इस तथ्य के अलावा कि दोनों पर आधारित हैं क्वांटम यांत्रिकी।

— JanVdA

लंबे उत्तर के लिए समय नहीं है, लेकिन क्वांटम से प्रेरित शास्त्रीय एल्गोरिदम कुछ गंभीर प्रगति कर रहे हैं। E Tang और Katzgraber का काम देखें।

— एंड्रयू ओ

Answer 1

बहुत सारे दिलचस्प अनुप्रयोग हैं जो समान प्रौद्योगिकी का उपयोग करते हैं। बहुत सारी प्रयोगशालाएँ जो क्वांटम कंप्यूटिंग की दिशा में काम करती हैं, इन अनुप्रयोगों के साथ कागजात भी प्रकाशित करती हैं।

यहाँ कुछ हैं:

ऑल-ऑप्टिकल संगणना। व्यक्तिगत रूप से, मुझे लगता है कि इसमें क्वांटम कंप्यूटिंग की तुलना में अधिक क्षमता है, क्योंकि यह पहले से ही तंत्रिका नेटवर्क (और मैट्रिक्स गुणन और अरेखीय कार्यों को शामिल करने वाले अन्य एल्गोरिदम) के लिए उपयोगी होने के लिए दिखाया गया है । ये ऑन-चिप सिस्टम माप-आधारित रैखिक क्वांटम कंप्यूटिंग के रूप में एक ही प्रयोगशाला (और एक ही लोग) में बनाए जाते हैं । सेमी-कंडक्टर घड़ी की गति की तुलना में तेजी से संचालन करने में सक्षम डिजाइनिंग प्रणालियां, प्रकाश का उपयोग करके न्यूनतम शक्ति-प्रति ऑपरेशन को कम कर रही हैं, और बढ़ते समानांतरकरण शायद एल्गोरिथम आर्किटेक्चर को बदलने की आवश्यकता के बिना हमें बहुत दूर मिल जाएगा।

क्वांटम सिमुलेशन । रिचर्ड फेनमैन का "क्वांटम कंप्यूटर" का मूल सपना अब "क्वांटम एनालॉग सिमुलेटर" के रूप में संदर्भित किया जाता है। प्रकृति प्रकृति की तरह कार्य करती है। विश्लेषणात्मक रूप से या डिजिटल रूप से गणना करना कठिन हो सकता है कि हाइड्रोजन परमाणु कैसे व्यवहार करता है, लेकिन एक समान हैमिल्टन के साथ एक प्रणाली का उपयोग करके "आपके लिए गणित कर सकता है।" ऑप्टिकल lattices (कर रहे हैं जो कभी कभी के लिए इस्तेमाल क्वांटम आयनों की कंप्यूटिंग ) इन क्वांटम सिमुलेटर के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। मौलिक भौतिकी और रसायन विज्ञान का उपयोग करके अणुओं की गणना करना बहुत मुश्किल है, इन कठिनाइयों से निपटने के लिए पूरी तरह से विशेषज्ञता है।

क्वांटम राज्य पुनर्निर्माण । क्वांटम जानकारी और कंप्यूटिंग में एक आम तौर पर असंबद्ध खुली समस्या यह है कि उच्च मात्रा वाले उलझी हुई अवस्थाओं का पुनर्निर्माण कैसे किया जाए। यहां तक ​​कि अगर क्वांटम कंप्यूटिंग काम नहीं करती है, तो इन खुले प्रश्नों में किए गए अग्रिम भविष्य में सहायक हो सकते हैं (उदाहरण के लिए, कुंजी वितरण प्रोटोकॉल और सूचना सिद्धांत)।

क्वांटम संचार। क्वांटम कुंजी वितरण संभवत: केवल व्यावहारिक व्यावहारिक अनुप्रयोग है जो क्वांटम जानकारी से अब तक बनाया गया है। यह ईव्सड्रोपर की संभावना के बिना जानकारी को सुरक्षित रूप से स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। उच्च-निष्ठा फोटॉन गेट संचालन (क्वांटम कंप्यूटर के लिए बनाया गया) कुशल क्वांटम रिपीटर्स के लिए अनुमति दे सकता है , जो अधिकतम दूरी का विस्तार कर सकता है जिसे यात्रा की जा सकती है।

फालतू बातें। व्यक्तिगत रूप से, मुझे लगता है कि सबसे दिलचस्प बात यह है कि मस्तिष्क क्वांटम कंप्यूटर है या नहीं। मस्तिष्क के क्वांटम कंप्यूटर होने की संभावना पिछले एक दशक से कई भौतिकविदों द्वारा आंखों को लुभाने वाली है, जो उच्च तापमान को मस्तिष्क के साथ मिलकर नष्ट कर देती है, लेकिन अत्यधिक सम्मानित (और सराहनीय) भौतिकविदों ने हाल ही में इस धारणा को चुनौती दी है। एक पर चर्चा कैसे परमाणु स्पिन क्वांटम जानकारी के मध्यस्थ, हो सकता है एक और चर्चा कर कैसे प्रयोगों अगर एक्सोन waveguides के रूप में काम कर रहे हैं जांच करने के लिए किया जा सकता है।

Answer 2

बुनियादी क्वांटम-मैकेनिक प्रयोगों को करना और जांचना आईबीएम और अलीबाबा क्वांटम क्लाउड कंप्यूटर से पहले, आपको साधारण CHSH या GHZ प्रयोगों को करने के लिए एक महंगी लैब की आवश्यकता होगी। बेशक आईबीएम कंप्यूटर में क्वॉथ फ्री नहीं हैं, लेकिन कई इंस्टीट्यूट्स और कॉलेजों के छात्रों को भी उनके फिजिक्स के बजट में बेहतर प्रयोग की सुविधाएं नहीं मिल सकती हैं। इसलिए बुनियादी क्वांटम मैकेनिक प्रयोग बहुत आसानी से किए जा सकते हैं।

क्वांटम प्रोग्रामिंग उपकरण और प्रयोग और इसके अलावा कंपाइलर और मैपिंग एल्गोरिदम जैसे प्रोग्रामिंग क्वांटम कंप्यूटर टूल्स में बुनियादी शोध अब वास्तविक मशीनों पर परीक्षण किया जा सकता है

इसने अकेले ibm कंप्यूटर के लिए वास्तविक और परीक्षण किए गए क्वांटम एल्गोरिदम के साथ 113 पेपरों को जन्म दिया है और सामान्य रूप से बहुत अधिक है। प्रश्न पत्र

Answer 3

क्वांटम कंप्यूटरों की सैद्धांतिक क्षमताओं के बारे में सोचने से शास्त्रीय कंप्यूटरों के सिद्धांत पर महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि पैदा हुई है।

एक उदाहरण प्रमाण है कि शास्त्रीय (शास्त्रीय) जटिलता वर्ग पीपी चौराहे के नीचे बंद है। हालांकि बेगेल, रीडिंगोल्ड और स्पीलमैन के कारण पहले से ही एक विशुद्ध रूप से शास्त्रीय प्रमाण था, लेकिन एक सरल प्रमाण मौजूद है जो क्वांटम कंप्यूटिंग से अवधारणाओं का उपयोग करता है।

एक अधिक प्रभावशाली उदाहरण शास्त्रीय सिफारिश एल्गोरिदम ( 1 , 2 , 3 ) ईविन तांग और सहयोगियों द्वारा खोजा गया है, जो क्वांटम केरेन्डिस-प्रकाश एल्गोरिदम से प्रेरित थे। ये एल्गोरिदम वास्तव में नए थे, और क्वांटम एल्गोरिथ्म की प्रेरणा के बिना नहीं खोजे जा सकते थे।

Answer 4

एनआईएसक्यू-डिवाइस को इस तरह से निष्पादित करना कि एक शास्त्रीय कंप्यूटर को विषम रूप से बेहतर रूप से विस्तारित चर्च-ट्यूरिंग थीसिस (ईसीटी) को अमान्य करता है ।

(गैर-विस्तारित) चर्च-ट्यूरिंग थीसिस के बारे में लिखित ज्वालामुखीय कब्र, मन की दर्शन जैसे दर्शन की शाखाओं के लिए निहितार्थ के साथ।

तथ्य यह है कि ईसीटी न केवल मिथ्या था, बल्कि एनआईएसक्यू-डिवाइस के अस्तित्व के आधार पर केवल झूठे रूप से झूठे होने की संभावना है, जो उच्च-पर्याप्त आयाम में अत्यधिक उलझा हुआ राज्य तैयार कर रहा है, मुझे लगता है कि इसके कुछ दार्शनिक निहितार्थ भी हैं।

यह दुर्लभ है कि दार्शनिक रियासतों का मार्गदर्शन एक प्रयोगशाला में किया जा सकता है।