Pregunta ¿Cómo funcionan los qubits y cuáles son sus ventajas y desventajas? ¿Qué impacto tendrán en los lenguajes de programación?


¿Qué podemos hacer más con los qubits que con los bits normales y cómo funcionan? Leí sobre ellos hace algún tiempo, y parece que los qubits pueden almacenar no solo 0 o 1, sino también 0 y 1 al mismo tiempo. Realmente no entiendo cómo funcionan. ¿Alguien puede explicarme esto?

¿Cuáles son sus ventajas y desventajas, y qué impacto tendrán en los lenguajes de programación como C después de que las computadoras cuánticas realmente se inventan?

¿Cómo administraríamos la memoria cuando un bit (que también es un cuanto) puede tomar varios valores a la vez? ¿Cómo podemos determinar si algo es verdadero o falso, cuando hay más de 1 y 0?


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origen


Respuestas:


Cualquier problema "clásico" (como se llamará una vez que la tecnología está en uso más amplio) que se resuelve con el código "clásico" se puede resolver utilizando algún tipo de procesador cuántico mediante la transformación del problema. Por ejemplo, para realizar una búsqueda en la base de datos, en lugar de usar una búsqueda binaria / búsqueda basada en índices, o una búsqueda lineal para una base de datos sin clasificar, puede usar Algoritmo de Grover. Además, para dar un paso atrás de la mención del cartel anterior de BQP problemas, problemas con una "solución" clásica que se ejecuta en NPel tiempo puede acelerarse considerablemente con el algoritmo de Grover (una aceleración en el tiempo para buscar en todas las soluciones posibles). La criptografía RSA también se vuelve mucho más insegura con la llegada de Algoritmo de Shor, ya que hace que los grandes números se descompongan en factores primos (la bisagra sobre la cual se asienta RSA) solucionables en tiempo logarítmico.

EDITAR: el algoritmo de Shor en realidad se ejecuta en O ((log N) ^ 3), que es tiempo polinómico sobre logarítmico.

La conclusión de este tipo de cosas es que los lenguajes de programación preexistentes como C no podrán ser utilizados en una computadora cuántica debido a la naturaleza de los algoritmos cuánticos (aplicando ciertas funciones a estados cuánticos), a menos que alguien invente una forma de mapear puertas cuánticas y demás a puertas lógicas (EDITAR: Esto ha sido aparentemente abordado principalmente aquí), en cuyo caso, todo lo que obtenemos es un procesador lógico muy muy rápido cuando se utilizan lenguajes como C.

PD: Estoy seguro de que eventualmente habrá enlaces OpenGL para computación cuántica: P


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Si podemos hacer que una computadora cuántica funcione (aún una pregunta abierta), luego puede resolver de manera eficiente ciertos problemas algorítmicos que (pensamos) una computadora clásica no puede resolver de manera eficiente. Estos son los problemas en la clase de complejidad. BQP pero no en PAG. Uno grande es la factorización de enteros. Como mencionó Will A, si puedes factorizar enormes enteros rápidamente, puedes romper muchos cifrados modernos.

El problema es que nadie sabe a ciencia cierta si BQP es en realidad "más grande" que P; podría ser que cualquier cosa que una computadora cuántica pueda hacer rápidamente, también lo haga una computadora clásica.

Tampoco sabemos si BQP es tan grande como NP; por ejemplo, nadie ha encontrado una forma eficiente de resolver el problema. Problema del vendedor ambulante en una computadora cuántica. Este es un error común sobre las computadoras cuánticas. Ellos podría ser capaz de hacer NP-completar problemas rápidamente, y luego de nuevo es posible que no. Nadie lo sabe.

http://scottaaronson.com/blog/?p=208 Sé bueno leyendo sobre este tema (como es el resto del blog).


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qubits no almacena 0 y 1 simultáneamente, en realidad están hechos de la superposición de 0 y 1 a la vez. entonces si un bit normal puede representar 0 o 1 a la vez, pero los qubits contienen 0 y 1 a la vez. Tres bits normales pueden almacenar cualquiera de los siguientes ... 000,001,010, ..., 111. pero qubit puede representarlos a todos a la vez (que están en superposición). ¡así que un 'n' qubits almacena 2 ^ n bits simultáneamente!


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Supongamos que un qubit es un electrón y gira como una partícula de momento dipolar y cuando lo gira crea una amplitud de intensidad múltiple y frecuencias que una amplitud menor puede crear vibración de giro o impulso de partículas que ese momento puede almacenar mil pedazos de información. (Eso se llama procesamiento de información cuántica) que es el futuro!


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