Pouvez-vous expliquer quelle est la différence entre un ordinateur quantique et un ordinateur normal, ses avantages et ses inconvénients?


Réponse 1:

Je vais essayer d'expliquer comment fonctionne un ordinateur quantique du point de vue de la mécanique quantique fondamentale. En particulier, je comprends la mécanique quantique dans une certaine mesure et je sais ce qu'est un ordinateur quantique, alors j'essaierai de distiller cela dans la façon dont ils peuvent éventuellement fonctionner.

Un ordinateur quantique utilise des qubits, qui sont des bits quantiques. Les Qubits peuvent exister dans une superposition de deux états de mesure jusqu'au moment où ils sont mesurés. La mesure donne l'une des deux valeurs possibles, tout comme un bit classique.

La logique quantique consiste à pouvoir manipuler des qubits sans les mesurer. Cela comprend la manipulation de la superposition de qubits uniques ainsi que les interactions entre les qubits. Toutes ces interactions sont appelées unitaires, car elles peuvent être décrites par un opérateur hamiltonien qui fait évoluer l'état quantique dans le temps sans aucune perte d'information.

Un algorithme quantique prend un certain nombre de qubits d'entrée, qui représentent ensemble une fonction d'onde quantique initiale. L'algorithme est codé dans l'agencement d'éléments de logique quantique, qui déterminent comment la fonction d'onde quantique évolue dans le temps. Une fois que la fonction d'onde a évolué au-delà de toutes les portes, vous pouvez lire la sortie, qui réduit chaque qubit en l'un des deux états binaires.

Au total, un ordinateur quantique est un appareil qui prend une fonction d'onde quantique spécifique et la fait évoluer selon un algorithme hamiltonien spécifique de sorte que la mesure de l'état final s'effondre dans la solution souhaitée. En général, vous devrez exécuter l'évolution plusieurs fois pour déterminer le résultat mesuré moyen, qui devrait être le résultat souhaité.

Comment diable tout cela fonctionne-t-il?

L'astuce réside dans l'évolution de l'état quantique. L'agencement des portes qui définissent l'algorithme définissent un réseau de décisions logiques. Cependant, la mécanique quantique permet à toutes les décisions d'être prises en même temps. Certaines décisions sont bonnes et d'autres mauvaises. Les bonnes décisions doivent interférer de manière constructive, tandis que les mauvaises décisions interfèrent de manière destructive. Cependant, cela signifie que toutes les décisions sont prises et testées à chaque exécution de l'algorithme. C'est la source de l'accélération potentielle. En revanche, un ordinateur classique doit prendre des décisions définitives de sorte qu'un seul arbre de décision possible puisse être testé à la fois.

Un ordinateur quantique peut être mieux compris en termes d'approche lagrangienne ou intégrale de chemin. L'approche lagrangienne montre que l'évolution de la fonction d'onde est unique mais peut être considérée comme la somme de tous les chemins possibles où des chemins improbables interfèrent destructivement en laissant le chemin le plus probable. En substance, toutes les possibilités sont testées.

C'est ce que l'on entend par parallélisme quantique. Cependant, l'astuce consiste à définir un hamiltonien qui correspond au problème que vous souhaitez résoudre. Il s'agit de l'algorithme quantique et il n'est certainement pas trivial de trouver des algorithmes viables. C'est pourquoi il n'y a qu'une poignée d'algorithmes quantiques bien connus tels que l'algorithme de factorisation principal de Shor et l'algorithme de recherche de Grover. Les simulations quantiques sont plus simples car il vous suffit de mapper l'hamiltonien souhaité sur celui de la logique quantique.

Espérons que cela donne une idée de ce qu'est un ordinateur quantique et de ce qu'il n'est pas.

Actuellement, un ordinateur quantique est beaucoup plus quantique et beaucoup moins informatique, mais cela pourrait changer. Une fois que de grandes architectures informatiques quantiques auront été développées, je m'attends à ce que des outils de programmation de niveau supérieur soient également développés.


Réponse 2:

Les ordinateurs quantiques sont tellement différents des ordinateurs conventionnels qu'il est dommage que nous utilisions le même mot pour eux.

Les ordinateurs quantiques résolvent certains problèmes mathématiques qui sont autrement extrêmement difficiles à résoudre. Mais vous devez à moi pouvoir formuler votre question mathématiquement.

Les ordinateurs conventionnels sont des dispositifs de communication et de contrôle qui utilisent un peu de mathématiques dans leurs opérations. Leur fonction principale est de déplacer et de transformer les données.


Réponse 3:

Les ordinateurs quantiques sont tellement différents des ordinateurs conventionnels qu'il est dommage que nous utilisions le même mot pour eux.

Les ordinateurs quantiques résolvent certains problèmes mathématiques qui sont autrement extrêmement difficiles à résoudre. Mais vous devez à moi pouvoir formuler votre question mathématiquement.

Les ordinateurs conventionnels sont des dispositifs de communication et de contrôle qui utilisent un peu de mathématiques dans leurs opérations. Leur fonction principale est de déplacer et de transformer les données.