शब्द "क्वांटम वर्चस्व" - मेरी समझ में - इसका मतलब है कि क्वांटम कंप्यूटर पर समस्याओं को हल करने के लिए एल्गोरिदम बना और चला सकते हैं जो बाइनरी कंप्यूटर पर यथार्थवादी समय में हल नहीं किए जा सकते हैं। हालांकि, यह एक बल्कि अस्पष्ट परिभाषा है - इस संदर्भ में "यथार्थवादी समय" के रूप में क्या गिना जाएगा? क्या यह एक ही एल्गोरिदम या सिर्फ एक ही समस्या है? कुछ आकारों के क्वांटम कंप्यूटरों का अनुकरण करने में सक्षम नहीं होना निश्चित रूप से सर्वोत्तम उपाय नहीं हो सकता है।
जवाबों:
यह शब्द quantum supremacy जरूरी नहीं है कि एक algorithmsक्वांटम कंप्यूटर पर, जो शास्त्रीय कंप्यूटर पर चलने के लिए अव्यावहारिक हो, जैसे कोई भी चला सकता है । इसका मतलब सिर्फ इतना है कि एक क्वांटम कंप्यूटर कुछ ऐसा कर सकता है कि एक शास्त्रीय कंप्यूटर को अनुकरण करना मुश्किल हो जाएगा।
आप पूछ सकते हैं (और ठीक ही तो) क्वांटम कंप्यूटर द्वारा की गई किसी चीज के बारे में बात करने से मेरा क्या मतलब हो सकता है जो कि नहीं है algorithm। इसका मतलब यह है कि हम एक क्वांटम कंप्यूटर एक प्रक्रिया कर सकते हैं
आवश्यक रूप से बहुत अच्छी तरह से समझा व्यवहार नहीं है - विशेष रूप से, बहुत कम चीजें हैं जो हम उस प्रक्रिया के बारे में साबित कर सकते हैं;
विशेष रूप से, यह प्रक्रिया व्यावहारिक अभिरुचि की किसी भी समस्या का 'हल' नहीं करती है - अभिकलन का उत्तर उस प्रश्न का उत्तर देने के लिए जरूरी नहीं है जिसमें आप रुचि रखते हैं।
जब मैं कहता हूं कि इस प्रक्रिया में जरूरी व्यवहार नहीं है, तो इसका मतलब यह नहीं है कि हमें नहीं पता कि कंप्यूटर क्या कर रहा है: हमारे पास इसके संचालन का अच्छा विवरण होगा। लेकिन जरूरी नहीं कि हम उन कार्यों की प्रणाली की स्थिति पर संचयी प्रभाव की तीव्र समझ रखते हों । (क्वांटम कम्प्यूटेशन का बहुत वादा मूल रूप से प्रस्तावित किया गया था क्योंकि क्वांटम मैकेनिकल सिस्टम को अनुकरण करना मुश्किल है , जिसका मतलब था कि यह अन्य प्रणालियों को अनुकरण करने में सक्षम हो सकता है जो अनुकरण करना मुश्किल है।)
आप पूछ सकते हैं कि क्या बात एक क्वांटम कंप्यूटर जो कुछ करता है, तो एकमात्र कारण है अनुकरण करने के लिए मुश्किल है ऐसा होने के है ही कि यह मुश्किल अनुकरण करने के लिए है। इसका कारण यह है: यह सिद्धांत का प्रमाण प्रदर्शित करता है। मान लीजिए कि आप क्वांटम सिस्टम का निर्माण कर सकते हैं 35 क्वांट्स के साथ, 40 क्वाइब के साथ, 45 क्वाइबेट्स के साथ, 50 क्विबिट्स, और इसके आगे - प्रत्येक एक ही इंजीनियरिंग सिद्धांतों के अनुसार बनाया गया है, उनमें से प्रत्येक व्यवहार में अनुकरणीय है, और प्रत्येक इस तरह से व्यवहार करता है कि सिमुलेशन भविष्यवाणी(अच्छा सहिष्णुता तक), लेकिन जहां प्रत्येक सिमुलेशन पिछले की तुलना में बहुत अधिक संसाधन-गहन है। फिर एक बार जब आपके पास 55 या 60 qubits पर एक प्रणाली होती है जिसे आप दुनिया के सबसे बड़े सुपर कंप्यूटर के साथ अनुकरण नहीं कर सकते हैं, तो आप तर्क दे सकते हैं कि आपके पास एक आर्किटेक्चर है जो विश्वसनीय क्वांटम कंप्यूटर बनाता है (आकार के आधार पर आप अनुकरण कर सकते हैं), और जो हो सकता है क्वांटम कंप्यूटरों का निर्माण करने के लिए उपयोग किया जाता है जो कि कोई ज्ञात सिमुलेशन तकनीक उनके व्यवहार का अनुमान नहीं लगा सकती (और शायद ऐसी कोई तकनीक भी संभव नहीं है)।
यह अवस्था अपने आप में उपयोगी नहीं हैकिसी भी चीज़ के लिए, लेकिन क्वांटम कंप्यूटर पर दिलचस्प समस्याओं को हल करने में सक्षम होने के लिए यह एक आवश्यक शर्त है जो आप शास्त्रीय कंप्यूटर पर कर सकते हैं। यह तथ्य कि आप इस स्तर पर 'दिलचस्प' समस्याओं को हल नहीं कर सकते, एक कारण है कि लोग कभी-कभी 'सर्वोच्च' शब्द से असंतुष्ट होते हैं। (राजनैतिक धारणाओं के साथ करने के अन्य कारण हैं, जो मेरे विचार से उचित हैं, लेकिन यहाँ से विषय पर।) इसे "क्वांटम आरोही" कहें, यदि आप चाहें तो - इसका अर्थ है कि यह एक ऐसा बिंदु है जिस पर क्वांटम प्रौद्योगिकियाँ निश्चित रूप से महत्वपूर्ण होती जा रही हैं। बिजली, जबकि आपकी जेब, डेस्कटॉप कंप्यूटर, या यहां तक कि औद्योगिक सुपर कंप्यूटर में मोबाइल फोन को बदलने के किसी भी खतरे में नहीं है - लेकिन यह किसी भी क्वांटम कम्प्यूटेशनल प्रौद्योगिकी के विकास वक्र में रुचि का एक बिंदु है।
लेकिन लब्बोलुआब यह है कि, हाँ, "क्वांटम वर्चस्व" के बारे में ठीक है "कुछ आकारों के क्वांटम कंप्यूटरों का अनुकरण करने में सक्षम नहीं", या कम से कम कुछ विशिष्ट प्रक्रियाओं का अनुकरण करने में सक्षम नहीं है जो आप उन्हें प्रदर्शन कर सकते हैं, और यह मानदंड न केवल क्वांटम तकनीक पर बल्कि सर्वोत्तम उपलब्ध शास्त्रीय तकनीक और सर्वोत्तम उपलब्ध शास्त्रीय तकनीकों पर निर्भर करता है। यह एक धुंधली सीमा है, अगर हम चीजों के बारे में गंभीर हो रहे हैं, तो हम केवल इस बात के प्रति आश्वस्त रहेंगे कि हमने इस तथ्य के एक या दो साल बाद पारित किया है। लेकिन इसे पार करना एक महत्वपूर्ण सीमा है।
शब्द क्वांटम वर्चस्व , जैसा कि 2012 में प्रेसकिल द्वारा पेश किया गया था ( 1203.5813 ), निम्नलिखित वाक्य द्वारा परिभाषित किया जा सकता है:
इसलिए हम क्वांटम वर्चस्व के युग की शुरुआत की उम्मीद करते हैं, जब हम नियंत्रित क्वांटम सिस्टम के साथ कार्य करने में सक्षम होंगे जो सामान्य डिजिटल कंप्यूटरों के साथ प्राप्त किया जा सकता है।
या, जैसा कि विकिपीडिया इसे दोहराता है, क्वांटम वर्चस्वता क्वांटम कंप्यूटिंग उपकरणों की संभावित क्षमता है जो उन समस्याओं को हल करने के लिए है जो शास्त्रीय कंप्यूटर व्यावहारिक रूप से नहीं कर सकते हैं ।
यह ध्यान देने योग्य है कि यह नहीं गणितीय अर्थ में एक सटीक परिभाषा। आप सटीक बयान दे सकते हैं कि किसी दिए गए समस्या की जटिलता इनपुट के आयाम के साथ कैसे हो सकती है (जैसे कि, अनुकरण की जाने वाली संख्याओं की संख्या, यदि कोई अनुकार समस्या से निपट रही है)। फिर, अगर यह पता चलता है कि क्वांटम यांत्रिकी एक ही समस्या को अधिक कुशलता से हल करने की अनुमति देता है (और, महत्वपूर्ण रूप से, आप इसे साबित करने में सक्षम हैं), तो क्वांटम डिवाइस को प्रदर्शित करने के लिए जगह है (या इसके बजाय, प्रमाण प्रदान करें) क्वांटम वर्चस्व ( या क्वांटम लाभ , या हालांकि आप इसे कॉल करना पसंद करते हैं, उदाहरण के लिए यहां टिप्पणियों में चर्चा देखें )।
तो, उपरोक्त के प्रकाश में, जब कोई एक क्वांटम वर्चस्व शासन तक पहुंचने का दावा कर सकता है ? दिन के अंत में, कोई एकल मैजिक नंबर नहीं होता है जो आपको "शास्त्रीय रूप से अनुकरणीय शासन" से "क्वांटम वर्चस्व शासन" में लाता है, और यह एक निरंतर संक्रमण से अधिक है, जिसमें एक अधिक से अधिक सबूत इकट्ठा करता है ऐसे कथन जो क्वांटम यांत्रिकी शास्त्रीय भौतिकी से बेहतर कर सकते हैं (और, इस प्रक्रिया में, विस्तारित चर्च-ट्यूरिंग थीसिस के खिलाफ सबूत प्रदान करते हैं)।
एक ओर, ऐसे शासन हैं जो स्पष्ट रूप से "क्वांटम वर्चस्व शासन" में आते हैं। यह तब होता है जब आप एक क्वांटम डिवाइस के साथ एक समस्या को हल करने का प्रबंधन करते हैं जिसे आप सिर्फ एक शास्त्रीय डिवाइस के साथ हल नहीं कर सकते हैं । उदाहरण के लिए, यदि आप एक विशाल संख्या को कारक बनाते हैं जो ब्रह्मांड की आयु को किसी भी शास्त्रीय उपकरण के साथ गणना करने में ले जाएगा (और किसी को यह साबित करने में कामयाब रहे कि फैक्टरिंग वास्तव में शास्त्रीय कठिन है, जो किसी दिए गए से बहुत दूर है), तो ऐसा लगता है इस बात का खंडन करना मुश्किल है कि क्वांटम यांत्रिकी वास्तव में शास्त्रीय उपकरणों की तुलना में कुछ समस्याओं को अधिक कुशलता से हल करने की अनुमति देती है।
लेकिन ऊपर क्वांटम वर्चस्व के बारे में सोचने का एक अच्छा तरीका नहीं है, ज्यादातर क्योंकि क्वांटम वर्चस्व के मुख्य बिंदुओं में से एक क्वांटम कंप्यूटरों के साथ व्यावहारिक समस्याओं को हल करने में सक्षम होने से पहले एक मध्यवर्ती कदम के रूप में है। दरअसल, क्वांटम वर्चस्व की तलाश में, कोई उपयोगी समस्याओं को हल करने की कोशिश करने की आवश्यकता को शांत करता है और सिर्फ इस सिद्धांत पर हमला करने की कोशिश करता है कि कम से कम कुछ कार्यों के लिए, क्वांटम यांत्रिकी वास्तव में लाभ प्रदान करता है।
जब आप ऐसा करते हैं और सबसे सरल संभव डिवाइस के लिए पूछते हैं जो क्वांटम वर्चस्व का प्रदर्शन कर सकता है , तो चीजें मुश्किल होने लगती हैं। आप उस सीमा को ढूंढना चाहते हैं, जिसमें क्वांटम डिवाइस शास्त्रीय लोगों की तुलना में बेहतर हैं, लेकिन यह दो अलग-अलग प्रकार के उपकरणों की तुलना करने के लिए है, जो मौलिक रूप से विभिन्न प्रकार के एल्गोरिदम चला रहे हैं । ऐसा करने का कोई आसान (ज्ञात) तरीका नहीं है। उदाहरण के लिए, क्या आप इस बात पर ध्यान देते हैं कि दो अलग-अलग उपकरणों का निर्माण करना कितना महंगा था? और एक सामान्य उद्देश्य शास्त्रीय डिवाइस की एक विशेष उद्देश्य क्वांटम एक के साथ तुलना करने के बारे में क्या? क्या वह उचित है? मान्य करने का क्या
"शास्त्रीय" को "क्वांटम वर्चस्व" शासन से अलग करने वाली सटीक थ्रेशोल्ड के बारे में भी, किसी को बोसॉन नमूना प्रयोग में क्वांटम वर्चस्व का दावा करने के लिए आवश्यक फोटॉनों की संख्या के आसपास की चर्चाओं पर एक नज़र हो सकती है। रिपोर्ट की गई संख्या शुरू में 20 और 30 के आसपास थी ( आरोनसन 2010 , प्रेस्किल 2012 , बेंटिवगना एट अल। 2015 , अन्य लोगों के बीच), फिर संक्षेप में सात ( लैटमीरल एट अल 2016 ) के रूप में कम हो गई , और फिर ~ 50 के रूप में उच्च तक पहुंच गई। ( नेविल एट अल। 2017 , और आप इस परिणाम की संक्षिप्त चर्चा पर एक नज़र हो सकता है यहाँ )।
रहे हैं कई अन्य इसी तरह के उदाहरण है कि मैं यहाँ का उल्लेख नहीं था। उदाहरण के लिए, आईक्यूपी सर्किट के माध्यम से क्वांटम लाभ के आसपास पूरी चर्चा है, या एक से पहले एक डिवाइस ( नील एट अल। 2017 , पेड्नॉल्ट एट अल 2017 ) और इन परिणामों पर कुछ अन्य चर्चाओं का अनुकरण नहीं कर सकने से पहले आवश्यक मात्राओं की संख्या है । । एक और अच्छी समीक्षा जो मैंने ऊपर शामिल नहीं की, वह है लंड एट अल। 2017 का पेपर।
(१) मैं यहाँ मापदण्डों का पुनः प्रयोग कर रहा हूँ जैसा कि कलुडे और कैलुडे ( १.01१२.०१३५६ ) में दिया गया है ।