Является ли Quantum Computer аналогом?

У нас были аналоговые компьютеры несколько десятилетий назад. Современные дни компьютеры являются цифровыми. А как насчет компьютеров Quantum? Это аналоговый или цифровой? Я спрашиваю об этом, потому что кубит может быть много вещей одновременно.

Нет, квантовые компьютеры - это не то же самое, что аналоговые компьютеры (по крайней мере, в принципе).

Аналоговые компьютеры моделируют (математическую) проблему, которая должна быть решена путем создания физической системы, которая подчиняется тем же ограничениям / законам, что и математическая задача. Ответы получены путем наблюдения и измерения поведения физического моделирования. Его точность - точность моделирования (могут быть паразитные эффекты), точность начальных условий, в частности, установка параметров задачи и измерение результата.

Точность также может быть ограничена масштабным диапазоном применимости явлений, используемых для моделирования. Например, если ответ дается уровнем воды в каком-либо контейнере, вы можете быть ограничены эффектами капиллярности (которые можно учесть в некоторой степени) и тем фактом, что измерение уровня воды происходит с большей точностью, чем диаметр молекула может быть не очень значимой.

Раньше я думал, что основным отличием является то, что аналоговые вычисления в принципе основаны на моделировании непрерывных законов, включающих вещественные числа, тогда как цифровые вычисления работают исключительно на счетных множествах. Но, в свете современных знаний в теории вычислений, это различие, вероятно, наивно, потому что я подозреваю, что физика может быть формализована также с использованием только вычислимых вещественных чисел , из которых существует только счетное число.

Квантовые вычисления в основном позволят вам выполнять несколько цифровых вычислений параллельно (проще говоря). Это всегда конечное перекрестное произведение нескольких вычислений, и, следовательно, оно остается в счетной области. Вы можете думать об этом как о перекрестном произведении автомата, который имитирует два или более вычислений из более простых автоматов (хотя он даже менее общий, чем тот, который я понимаю). Эти конечные кросс-произведения никогда не покидают счетную область.

В общем, квантовые вычисления считаются цифровыми вычислениями, однако существует вариант квантового компьютера, называемый «квантовым компьютером с непрерывной переменной» или CVQC, который можно считать аналоговым компьютером. Я считаю, что они в основном используются в квантовом моделировании, но я не изучал их, поэтому я не знаю о них намного больше, чем аббревиатура.

С учетом сказанного, есть вещи о «цифровых» квантовых компьютерах, которые кажутся очень аналоговыми. Например, скажем, вы начинаете с квантового регистра в основном состоянии, а затем вы развиваете состояние единично и, наконец, измеряете состояние.

В некотором смысле вы начали с обнуленного массива классических битов и закончили с массивом классических битов, которые были результатом вычислений, но промежуточные унитарные эволюции кажутся очень аналоговыми. Они должны быть смоделированы с помощью сложных матриц, а состояния, возникающие в результате унитарных преобразований, имеют реальные амплитуды и т. Д. Но поскольку выходной сигнал явно цифровой, мы считаем его цифровым вычислением.

Если бы мы могли «измерить» спин электрона относительно оси (например) и получить произвольное реальное значение, тогда квантовые вычисления были бы аналогами ... Но тогда мы бы жили в какой-то другой вселенной, даже с более странной физикой: P

В то время как большинство схем создания квантовых компьютеров основаны на цифровых методах, на самом деле существуют некоторые аналоговые устройства, называемые адиабатическими квантовыми компьютерами (AQC). См. Переход на цифровые технологии может сделать аналоговый квантовый компьютер масштабируемым | Ars Technica для более подробной информации.

См. Также Коллоквиум: Квантовый отжиг и аналоговые квантовые вычисления.

Я полагаю, что понимаю основу вашего вопроса: информация, закодированная в один бит на обычном современном компьютере, может быть описана двумя (двоичными) значениями, обычно записываемыми как 0 или 1 или (лучше для рассматриваемого вопроса) как +1 или -1. Однако, если вы хотите, это может быть графически изображено как нечто, находящееся на северном полюсе или южном полюсе земной сферы. Это был бы излишне сложный способ изобразить, как бит хранит информацию, но это законно. Будут ли навигаторы использовать аналоговый глобус, если он существует только на двух полюсах?

Информация, закодированная в квантовом компьютере, не может быть записана как +1 или -1, в основном потому, что информация, закодированная в кубите (квантово-компьютерный эквивалент бита), может иметь любое значение между +1 и -1. Один из способов изобразить это на сфере, которая, как глобус, имеет аналоговую маркировку широты и долготы.

Такой сферой может быть сфера Блоха, единичная сфера, заимствованная из сферической геометрии и тригонометрии. Мы можем дать такой сфере линии широты и долготы. Плохо то, что кодирование точки между полюсами влечет за собой менее знакомые триггеры и комплексные числа. Хорошей новостью является то, что любая такая точка может быть четко оценена, в том числе для описания информации, закодированной в кубите. Да, в действительности эта блоховская сфера напоминает явно аналоговый глобус! В этом смысле я согласен; квантовые компьютеры можно рассматривать как основанные на аналоговых математических инструментах.