Что конкретно делает квантовые компьютеры полезными?

Я знаю, что квантовые компьютеры способны обрабатывать суперпозицию всех возможных состояний за один проход через логику.

Кажется, именно на это указывают люди, делающие квантовые компьютеры особенными или полезными.

Однако после того, как вы обработали входные данные суперпозиции, вы получите суперпозиционный результат, из которого вы можете задать только один вопрос, и он свалится в одно значение. Я также знаю, что (в настоящее время?) Невозможно клонировать суперпозиционное состояние, поэтому вы застряли в получении ответа на этот вопрос.

В обоих случаях, похоже, что способность к множественной обработке действительно ничего вам не дала, так как фактически обрабатывается только одно состояние.

Я неправильно истолковываю вещи или реальная полезность квантовых вычислений проистекает из чего-то еще?

Кто-нибудь может объяснить, что это за что-то еще?

Разрушительные помехи - это главное, что делает квантовые компьютеры более мощными. В классическом вероятностном вычислении наличие двух путей к выходу всегда делает этот результат более вероятным. В квантовом компьютере это может сделать результат менее вероятным.

Квантовые алгоритмы тщательно спроектированы таким образом, чтобы неправильные ответы имели тенденцию к разрушительному вмешательству, оставляя только желаемые решения в качестве результатов измерения. Это сложно сделать, и не каждая проблема это позволяет. Алгоритм поиска Гровера является отличным примером этого эффекта, так что вот пост на уровне новичка об алгоритме Гровера .

Другие полезные свойства квантовых компьютеров имеют доступ к:

• Запутанность для улучшения координации и коммуникации (например, нарушение симметрии , сверхплотное кодирование , тесты на биение колокола ).
• Принцип неопределенности для криптографии (например, распределение квантовых ключей , Einstein-сертифицированные случайные числа ).
• Манипулирование фактическими физическими состояниями для реализации квантовых датчиков и другого лабораторного оборудования (кому не нужен контр-фактический тестер бомб ?).

(Скотт Ааронсон любит говорить, что все интересное о кванте связано с суперпозициями. сохраняют 2-норму, а не 1-норму, как это делают распределения вероятностей. Все более конкретные полезные эффекты, о которых я упоминал, происходят из основной математики.)

Некоторые из ваших вопросов являются открытыми теоретическими вопросами. Есть несколько способов ответить на ваш вопрос. Общий способ думать о QM-вычислениях состоит в том, что они используют спинтронику то есть квантовое свойство вращения для вычислений. Так что это логичный следующий шаг в миниатюризации электроники / логики и вычислений в целом. Существуют теоретические ограничения по ширине затвора, которые устраняются в современной технологии изготовления, последующее плато закона Мура и спинтроника представляют собой «следующую границу».

$2^x$$x$число кубитов, т.е. экспоненциальный рост вычислительных возможностей для линейного увеличения кубитов. Это звучит почти как из научной фантастики, но, насколько известно, это, по-видимому, «реальная / внутренняя» собственность.

Ключевым прорывом в 1996 году стал алгоритм Шора , который показал, что факторинг может быть решен за «квантово-полиномиальное время», и его считают вызывающим большой интерес к квантовым вычислениям. Факторинг, конечно, лежит в основе современных криптографических систем в широко используемых алгоритме RSA .

Это открытый теоретический вопрос, могут ли квантовые компьютеры решить другие важные проблемы в «более быстрое» время. Это известно как BPP =? BQP вопрос.

DWave создает спорный компьютер QM, который, как было доказано, «полезен» для решения некоторых проблем, и они успешно продемонстрировали форму квантового масштабирования в системе «более слабого» типа QM, известной как адиабатические вычисления . Остается открытым вопрос, сможет ли он / будет когда-либо демонстрировать однозначное увеличение скорости, активно исследуемое, например, Google, Nasa, Lockheed и т. Д.

Короче говоря, квантовые компьютеры не совсем «полезны» в том же смысле, что и классические компьютеры, этот точный характер их полезности активно исследуется, и существуют только ограниченные / экспериментальные / прототипные системы. Предполагается, что они «по крайней мере столь же полезны», как и обычные вычисления при их реализации, и, возможно, / мы надеемся, «более полезны» в некоторых не совсем предсказуемых способах.

Довольно спорный ответ, но имейте в виду, тем не менее.

я бы сказал, что ничто не делает квантовые компьютеры более полезными (по крайней мере, в настоящее время)!

Несомненно, стандартная теоретическая обработка квантовой механики в вычислительной технике, по сравнению с классической теоретической обработкой, действительно предлагает новые возможности (как отмечали другие ответы). Так в чем тут подвох ?

$P$$NP$

Ссылки по теме:

1. Есть ли формальное доказательство того, что квантовые вычисления являются или будут быстрее, чем классические вычисления?
2. Квантовый компьютер, эмулируемый классической системой ( бумага IOP )
3. Первый «квантовый компьютер» не быстрее классического ПК
4. Могут ли квантовые измерения побить классические компьютеры?
5. Победа над квантовым компьютером путем симуляции квантовой механики