Zrobiłem badania w dziedzinie obliczeń kwantowych, a oto, co mam nadzieję, jest świadomą odpowiedzią.
Często mówi się, że kubity, jakie widzisz w komputerze kwantowym, mogą istnieć w "superpozycji" 0 i 1. Jest to prawdą, ale w bardziej subtelny sposób niż można by się domyślić. Nawet przy klasycznym komputerze z przypadkowością, bit może istnieć w superpozycji 0 i 1, w tym sensie, że jest 0 z pewnym prawdopodobieństwem i 1 z pewnym prawdopodobieństwem. Tak jak podczas rzucania kością i nie patrzenia na wynik, lub odbierania wiadomości e-mail, której jeszcze nie czytałeś, możesz zobaczyć jej stan jako superpozycję możliwości. To może brzmieć jak zwykły flim-flam, ale faktem jest, że ten typ superpozycji jest rodzajem równoległości i że algorytmy, które z niego korzystają, mogą być szybsze niż inne algorytmy. Nazywa się to randomizacją, a zamiast superpozycji można powiedzieć, że bit jest w stanie probabilistycznym.
Różnica między tym a kubitem polega na tym, że kubit może mieć gruby zestaw możliwych superpozycji z większą liczbą właściwości. Zbiór stanów probabilistycznych zwykłego bitu jest segmentem liniowym, ponieważ istnieje prawdopodobieństwo 0 lub 1.Zbiór stanów kubitu to okrągła trójwymiarowa piłka. Teraz probabilistyczne ciągi bitów są bardziej skomplikowane i ciekawsze niż tylko pojedyncze bity probabilistyczne, a to samo dotyczy ciągów kubitów. Jeśli możesz tworzyć kubity w ten sposób, to w rzeczywistości niektóre zadania obliczeniowe nie byłyby łatwiejsze niż wcześniej, podobnie jak algorytmy randomizowane nie pomagają we wszystkich problemach. Ale niektóre problemy obliczeniowe, na przykład liczby faktoringowe, mają nowe algorytmy kwantowe, które są znacznie szybsze niż jakikolwiek znany algorytm klasyczny. Nie jest to kwestia szybkości zegara ani prawa Moore'a, ponieważ pierwsze użyteczne kubity mogą być dość powolne i drogie. Jest to tylko sortowanie równoległe, tak jak algorytm, który dokonuje przypadkowych wyborów, tylko w słabym sensie, dokonując wszystkich wyborów równolegle. Ale jest to "randomizowane algorytmy steroidów"; to moje ulubione podsumowanie dla osób z zewnątrz.
Teraz złe wieści. Aby bit klasyczny był w superpozycji, jest to losowy wybór, który jest przed Tobą tajny. Gdy spojrzysz na odwróconą monetę, moneta "zapada się" na głowy albo na pewno, albo na ogony. Różnica między tym a kubitem polega na tym, że aby kubit działał jak jeden, jego stan musi być tajemnicą przed resztą fizycznego wszechświata, nie tylko od ciebie. Musi być tajemnicą od kosmków, z pobliskich atomów itp. Z drugiej strony, aby kubity były użyteczne dla komputera kwantowego, musi istnieć sposób manipulowania nimi przy zachowaniu ich tajemnicy. W przeciwnym razie jego kwantowa losowość lub koherencja kwantowa zostanie rozbita. Tworzenie kubitów w ogóle nie jest łatwe, ale odbywa się to rutynowo. Tworzenie kubitów, którymi można manipulować za pomocą bramek kwantowych, bez odkrywania, co jest w nich w środowisku fizycznym, jest niesamowicie trudne.
Ludzie nie wiedzą, jak to zrobić, z wyjątkiem bardzo ograniczonych demonstracji zabawek. Ale jeśli mogliby zrobić to na tyle dobrze, aby tworzyć komputery kwantowe, wtedy niektóre trudne problemy obliczeniowe byłyby o wiele łatwiejsze dla tych komputerów. Inne nie byłyby wcale łatwiejsze, a wiele nie wiadomo, które z nich można przyspieszyć i jak bardzo. Z pewnością miałoby to różny wpływ na kryptografię; złamałoby to szeroko stosowane formy kryptografii z kluczem publicznym. Ale zaproponowano inne rodzaje kryptografii z kluczem publicznym, które mogłyby być w porządku. Ponadto obliczenia kwantowe są związane z techniką dystrybucji klucza kwantowego, która wygląda bardzo bezpiecznie, a kryptografia z kluczem tajnym prawie na pewno nadal byłaby dość bezpieczna.
może kiedyś A "quantum internet" miałby zdolność do teleportacji obiektów fizycznych z jednego miejsca do drugiego? –
@Frank: cóż, kto wie, ale to zupełnie odrębna kwestia od komputerów kwantowych. –
Ponadto, jest podobne pytanie na temat SU, na które odpowiedziałem ostatnio (mogę podać tę samą odpowiedź tutaj, ale uważam, że link jest bardziej wydajny): http://superuser.com/questions/156705/what-is-a-quantum -processor –