квантовый компьютер
Квантовый компьютер - это модель того, как построить компьютер. Идея заключается в том, что квантовые компьютеры могут использовать определенные явления из квантовой механики, такие как суперпозиционирование и запутывание, для выполнения операций с данными. Основной принцип, лежащий в основе квантовых вычислений, заключается в том, что квантовые свойства могут использоваться для представления данных и выполнения операций над ними. Теоретической моделью является квантовая машина Тьюринга, также известная как универсальный квантовый компьютер.
Идея квантовых вычислений все еще очень нова. Эксперименты проведены. В них было выполнено очень мало операций над квитами (квантовыми битами). Как практические, так и теоретические исследования продолжаются с интересом, и многие национальные правительственные и военные финансирующие учреждения поддерживают исследования в области квантовых вычислений с целью разработки квантовых компьютеров как для гражданских, так и для военных целей, таких как криптоанализ.
Современные компьютеры, называемые "классическими", хранят информацию в двоичном виде; каждый бит либо включен, либо выключен. В квантовых вычислениях используются квиты, которые, помимо возможного включения или выключения, могут быть как включенными, так и выключенными, что является способом описания суперпозиции, до тех пор, пока не будет произведено измерение. Состояние части данных на обычном компьютере известно с уверенностью, но в квантовых вычислениях используются вероятности. Были построены только очень простые квантовые компьютеры, хотя были изобретены более крупные конструкции. В квантовых вычислениях используется особый тип физики - квантовая физика.
Если построить крупномасштабные квантовые компьютеры, то они смогут решать некоторые проблемы гораздо быстрее, чем любой существующий сегодня компьютер (например, алгоритм Шора). Квантовые компьютеры отличаются от других компьютеров, таких как компьютеры с ДНК и традиционные компьютеры на базе транзисторов. Некоторые вычислительные архитектуры, такие как оптические компьютеры, могут использовать классическое наложение электромагнитных волн. Без квантовых механических ресурсов, таких как спутанность, люди думают, что экспоненциальное преимущество перед классическими компьютерами невозможно. Квантовые компьютеры не могут выполнять функции, которые теоретически не вычисляются классическими компьютерами, другими словами, они не изменяют тезис Церкви-Тьюринга. Тем не менее, они могли бы делать многие вещи намного быстрее и эффективнее.
Сфера Блоха - это представление квита, фундаментального строительного блока квантовых компьютеров.
Вопросы и ответы
В: Что такое квантовый компьютер?
О: Квантовый компьютер - это модель построения компьютера, который использует определенные идеи квантовой механики, такие как суперпозиция и запутанность, для выполнения операций над данными.
В: Чем он отличается от классических компьютеров?
О: Классические компьютеры хранят информацию в двоичном виде; каждый бит либо включен, либо выключен. В квантовых вычислениях используются кубиты, которые могут быть как включены, так и выключены, пока не будет произведено измерение. Состояние части данных в обычном компьютере известно точно, а в квантовых вычислениях используются вероятности.
В: Каковы некоторые потенциальные области применения квантовых компьютеров?
О: Потенциальные применения включают криптоанализ (взлом кодов) и решение задач намного быстрее, чем любой современный компьютер (например, алгоритм Шора).
В: Существуют ли другие типы компьютеров, кроме квантовых?
О: Да, существуют другие типы компьютеров, такие как компьютеры на основе ДНК и традиционные компьютеры на основе транзисторов. Некоторые вычислительные архитектуры, такие как оптические компьютеры, также могут использовать классическую суперпозицию электромагнитных волн.
В: Применим ли тезис Черча-Тьюринга к квантовым вычислениям?
О: Да, квантовые компьютеры не могут выполнять функции, которые теоретически не могут быть вычислены классическими компьютерами; они не изменяют тезис Черча-Тьюринга. Однако они смогут делать многие вещи гораздо быстрее и эффективнее, чем классические машины.
В: Были ли уже достигнуты крупномасштабные квантовые вычисления?
О: Нет, были проведены только очень простые эксперименты с использованием кубитов (квантовых битов), хотя были изобретены и более крупные конструкции. Практические и теоретические исследования с интересом продолжаются с целью разработки крупномасштабных возможностей квантовых вычислений для гражданских и военных целей.
