¿Alguien interesado en la posible operación/uso de computadoras cuánticas?

Question

Pasé por un período de interés en cómo funcionan las computadoras cuánticas y para qué podrían ser útiles si alguna vez se vuelven prácticas. Sé que se habla de ellos para descifrar códigos. I was interested is using them for validating software by essentially trying all possible inputs (in parallel) and seeing if any error states are reached.

Sé que es una pregunta un poco azul, pero me pregunto si a otros les interesarán las computadoras cuánticas, cómo podrían funcionar y para qué serían útiles.

Agregado: Sólo por diversión, permítanme lanzar un mini-tutorial:

Supongamos que usted tiene N bits de memoria para jugar. Supongamos que puede cargar esos bits (o algunos de ellos) con sus datos de entrada. Luego, suponga que hay una secuencia finita de operaciones que puede hacer en ellas (sin utilizar ninguna memoria adicional) dejando la respuesta en ellas.

Para hacer esto con una computadora cuántica, solo es necesario que se asegure de que todo el cálculo sea reversible, reservando algunos de los bits para registrar las ramas que tomó, para poder deshacerlos. Si haces eso, entonces todas las operaciones se pueden escribir como transformaciones simples de matrices unitarias en los N bits. (Una transformación unitaria es una rotación pura en el sistema de coordenadas N-dimensional.) Entonces realizar el cálculo consiste en aplicar una sucesión de rotaciones puras en el vector de bits.

Si hace esto, si el vector de N bits está en una computadora cuántica, se puede inicializar en un estado donde las 2^N (o menos) posibles entradas se superponen al mismo tiempo en "universos paralelos" ". Entonces, si haces los cálculos, los está haciendo todos al mismo tiempo.

Ahora todo lo que tiene que hacer para ver si una de las entradas le da una respuesta particular es permitir que se ejecute en un estado particular. Si lo detiene y examina el estado, lo que hace es elegir uno de los universos al azar y descartar todo el resto. Entonces, lo que el algoritmo de Grover le permite hacer es, sin detenerlo, acentuar la probabilidad de que los universos tengan el estado de respuesta. Luego lo ejecuta hacia adelante, luego hacia atrás, luego hacia adelante, y así sucesivamente, durante varias iteraciones hasta que el universo de respuestas tenga una probabilidad muy alta. Luego, si lo examina, tiene una alta probabilidad de ver la respuesta que desea.

Menos mal ...

Answer 1

Durante mi módulo de IA simbólica en la universidad me pidieron que diera una pequeña presentación a la clase sobre un tema determinado, siendo mi tema Aplicaciones de IA.Mi tema en esta presentación fue Computación cuántica en IA.

Si la información que escribo aquí está desactualizada/incorrecta/pobre, no se enoje demasiado. Solo soy un estudiante de segundo año de informática en una universidad cutre que confía en su memoria para la mayoría de estos detalles.

El poder de Quantum Computing parece ser su capacidad para trabajar en cosas increíblemente rápido (debido a sus estados percibidos si no recuerdo mal). Obviamente, esto cambiará por completo la seguridad, ya que los hackers blancos y de sombrero negro aprovecharán la oportunidad de desarrollar y probar la tensión de los diversos métodos de sistemas seguros. ¡Si te interesa la Física, este es el tema para ti! Si desea leer más acerca de cómo Quantum Computers se puede utilizar en seguridad mediante el uso de algoritmos para factorizar grandes números read this paper by Peter Shor.

Su potencia proviene del Qubit y una técnica conocida como Quantum Interference. Podría pasar todo el día hablando de eso, pero sería mejor que leyeras sobre el experimento de doble rendija para ver cómo funciona la computación cuántica.

La computadora convencional pone en peligro las compuertas lógicas, mientras que las computadoras cuánticas tienen las suyas propias. Como muchas de estas computadoras se han construido (cableadas) para resolver ciertos problemas, hay una multitud de diferentes QLG (compuertas lógicas de Quantum) propuestas para diferentes problemas. Funcionalmente, Quantum Networks se forma utilizando estas puertas en un método conocido como Gate Arrays. Si necesita más información sobre esto, entonces el papel de Ekert es el camino a seguir.

Tenga en cuenta que la tradicional manera de representar los super-posiciones es como vectores unitarios contra-variante (uno por Qubit) en un espacio de Hilbert 2^n-dimensión (donde n es el número de qubits). Las puertas se definen como rotación de estos universos e inevitablemente transforman el Qubit. Una de esas puertas es Hadamard Gate.

Quantum AI tiene un futuro brillante, pero no por mucho tiempo. Muchos académicos ven a Quantum Computing como el futuro lejano de Computing, de manera similar a cómo Charles Babbage vio su máquina.

Lo siento si esta respuesta se salio de control.

Answer 2

estoy medianamente interesado, como estoy en todas las ciencias, pero sinceramente no he pasado un momento muy profundamente investigarlos o el pensamiento acerca de cómo se podrían aplicar a los problemas que trabajar en. Todavía tengo mucho que aprender sobre cómo aplicamos las arquitecturas de von Neumann que usamos hoy.

Tal vez múltiples núcleos y la paralelización masiva es un medio paso hacia ese tipo de problemas. Pero solo me estoy arrastrando en esa dirección.

No tengo idea de cómo los programaría para algo útil.

Danny Hillis, de Connection Machine y Long Now fame, usó una máquina para escribir un algoritmo de clasificación que se optimizó utilizando técnicas genéticas. Me pregunto si volver a visitar algo así sería un problema que vale la pena? ¿O tal vez una solución de álgebra lineal estable y más rápida?

¿Es la suya una pregunta retórica? ¿Tiene acceso a esa máquina, con planes a corto plazo para probar su idea?

Answer 3

Un enlace: http://www.dwavesys.com/index.php?page=applications

Answer 4

Solo para aclarar, el enlace que tiene allí se refiere a la verificación de máquinas de estados finitos. Eso podría ser una gran cosa en el mercado de HW, pero a partir de allí hasta la verificación del software, el camino es largo.

En particular, el software se ejecuta al menos en la pila de autómatas si no en máquinas de Turing.

Además, la verificación de software sin abstracción manual (comprobación de modelos a-la) requerirá que resuelva el problema de detención. En el mejor de los casos, una computadora cuántica puede llevarte de NP a P, no te lleva de RE a R. Incluso si ejecutas un elemento infinito en paralelo, en general no puedes determinar si los programas finalizan. Aunque es posible que para ciertos programas eso pueda funcionar.

De cualquier manera, esperaré hasta que vea primero un sistema operativo que se ejecuta en computadoras normales. Solo puedo imaginar el GPF de Quantum Computing ... "El universo realizó una acción ilegal y ahora implosionará" o algo así.

Answer 5

¿Estás bromeando?

Si la mitad de lo que dice David Deutsch es bien esta será o bien el final de cifrado o el final de cifrado de ruptura, y hará que los problemas centrales en la química, la física y la nano-tecnología saber la pregunta no buscando la respuesta.