Являются ли квантовые компьютеры одним из вариантов аналоговых компьютеров 50-х и 60-х годов, которые многие никогда не видели и не использовали?

16

В недавнем Вопросе «Является ли квантовое вычисление просто пирогом в небе» есть много ответов относительно улучшений в квантовых возможностях, однако все они сосредоточены на современном «цифровом» вычислительном представлении о мире.

Старые аналоговые компьютеры могли моделировать и вычислять многие сложные задачи, которые соответствовали их режимам работы, которые не подходили для цифровых вычислений в течение многих лет (а некоторые все еще «трудны»). До войн (~ I & II) все считалось «часовым механизмом» с механическими мозгами турок. Попали ли мы в ту же «все цифровую» ловушку, которая постоянно повторяется (нет тегов, связанных с «аналогом»)?

Какая работа была проделана по отображению квантовых явлений на аналоговые вычисления и изучению этой аналогии? Или все дело в том, что люди не имеют ни малейшего представления, как программировать зверей.

classical-computing programming adiabatic-model technologies Филип Окли
источник
Я задал похожий
Стивен
Я просто хочу уточнить, что это потенциальное различие между сетевыми аналоговыми компьютерами, где соединения являются двунаправленными, и аналоговыми компьютерами на основе усилителей, где были соединения с обратной связью (медленные и медленные ..). Именно скорость вокруг узлов и минимальный уровень шума приводят взаимосвязанные узлы в конечное состояние. Такое ощущение, что «Квант» - это просто метод миниатюризации и ускорения ...
Филип Окли

Ответы:

9

Вот краткий список заметных отличий между аналоговыми и квантовыми компьютерами:

  1. Аналоговые компьютеры не могут пройти тесты Белла.

  2. Пространство состояний аналогового компьютера с N ползунками является N-мерным. Пространство состояний квантового компьютера с N кубитами является мерным.2N

  3. Исправьте ошибку на аналоговом компьютере, и у вас есть цифровой компьютер (т.е. уже не принципиально аналоговый). Квантовые компьютеры все еще остаются квантовыми после исправления ошибок.

  4. Аналоговые компьютеры не чувствительны к ошибкам декогеренции. Они не ломаются, если вы делаете случайные копии данных. Квантовые вычисления ломаются, если это происходит.

  5. Аналоговые компьютеры не могут (эффективно) запустить алгоритм Шора. Или алгоритм Гровера. Или в принципе любой другой квантовый алгоритм.

Крейг Гидни
источник
2
Это смущает меня. Вы, кажется, предполагаете, что «аналог» и «квант» - это две разные вещи, но в действительности они не являются взаимоисключающими: у вас есть (1) аналогово-классический (2) аналогово-квантовый (3) цифровой-классический (4) цифро-квант. Так, например, «аналоговые компьютеры» могут пройти тесты Белла, если они являются аналоговыми квантовыми компьютерами. То же самое касается остальных ваших очков.
user1271772
2
@ user1271772 В контексте вопроса ясно, что я имею в виду классические аналоговые компьютеры.
Крейг Гидни
6

Какая работа была проделана по отображению квантовых явлений на аналоговые вычисления и изучению этой аналогии?

Отправной точкой (с большим количеством хороших ссылок), чтобы узнать об аналоговых квантовых вычислениях (также известных как «квантовые аналоговые вычисления» и «квантовые вычисления с непрерывными переменными») здесь . Обратите внимание, что аналоговые классические вычисления не так мощны, как аналоговые квантовые вычисления, по причине, аналогичной той, что я объяснил в своем ответе на этот вопрос : квантовые компьютеры (цифровые или аналоговые) могут использовать преимущества квантовой запутанности.

Попали ли мы в ту же «все цифровую» ловушку, которая постоянно повторяется (нет тегов, связанных с «аналогом»)?

К сожалению, многие люди имеют, и это может быть одной из причин, почему «адиабатические квантовые вычисления» боролись за то, чтобы заслужить уважение, которого они заслуживали в первые годы (и даже сейчас). Адиабатические квантовые вычисления - это особый тип аналоговых квантовых вычислений, который, безусловно, имеет тег на этой бирже стеков и довольно много вопросов (но, на мой взгляд, недостаточно). Было доказано, что «адиабатические квантовые вычисления», которые являются полностью аналоговыми и не предполагают никаких затворов , могут делать все, что может делать цифровой квантовый компьютер. с той же вычислительной эффективностью, поэтому, хотя многие люди, работающие в области квантовых вычислений, попали в ловушку «все цифрового», есть люди, которые ценят аналоговые квантовые вычисления (например, адиабатические квантовые вычисления).

user1271772
источник
Спасибо за дополнительные теги, ссылки и уточнение терминологии. Для себя я сравнивал электрические ячеистые сети с квантовыми сетями, где исторически электронные сети были «мгновенными», точно так же, как квантовые сейчас, и обе имеют похожую физику на своей стороне.
Филип Окли
3

Являются ли квантовые компьютеры одним из вариантов аналоговых компьютеров 50-х и 60-х годов, которые многие никогда не видели и не использовали?

Нет, они не.

Цифровой или аналоговый фактор здесь не главное, разница между квантовыми и классическими устройствами лежит на более фундаментальном уровне.

Как правило, квантовое устройство не может быть эффективно смоделировано классическим устройством, будь то «аналоговое» или «цифровое» (или, по крайней мере, это строго считается). В этом смысле квантовые компьютеры действительно радикально отличаются от любых вариаций классических аналоговых компьютеров или других форм классических вычислений в этом отношении.

Действительно, наиболее популярными архитектурами для квантовых вычислений, работающими на наборах «кубитов», являются квантовые аналоги цифровых классических компьютеров. Аналоговые устройства также имеют свои квантовые аналоги (см., Например, непрерывную переменную квантовую информацию ).

GLS
источник
Аспект, который я имел в виду, это то, как видятся взаимодействия . В цифровом виде есть предполагаемая достоверность, а в аналоговом - «шум» (флуктуация, вероятность, ...). Это последнее, что Квантум имеет тенденцию быть представленным как, следовательно, предложение моего Q (плюс есть немного оставшихся, кто действительно помнит такие аналоговые методы!)
Филип Окли
@PhilipOakley Я не уверен, что понимаю. Это последнее, что Квантум имеет тенденцию быть представленным как <- я не понимаю это предложение
GLS
Последний (для QM) - это «распределения вероятностей» и тому подобное. Таким образом, шум в аналоговой системе является многомерной вероятностной проблемой (согласно Шеннону), и Кубитс может показаться похожей многомерной вероятностной проблемой, отсюда сходство концептуальных абстракций. Одним из ключевых отличий является пространственная протяженность, при которой аналоговые сети по старинке редко получают полосу пропускания в МГц и миллисекундные отклики более см, но QM надеется на гораздо более высокие частоты в микронах и меньше.
Филип Окли
Кубиты могут показаться похожей многомерной вероятностной проблемой : но они не совсем или, по крайней мере, не такие, как классические аналоговые устройства. Кубит может находиться в континууме состояний, это правда, но каждый раз, когда вы измеряете его, вы всегда наблюдаете его в одной из двух позиций, так что это нечто принципиально иное, чем у вас классически. Другое большое отличие состоит в том, что число возможных состояний, в которых могут быть квантовые системы, экспоненциально больше, чем то, что возможно классически, что позволяет получить гораздо более богатую динамику
glS
0

Попали ли мы в ту же «все цифровую» ловушку, которая постоянно повторяется?

То, что я заметил, - это больше всего «бинарная» ловушка для подножки; что напоминает мне секрет приготовления бабушки :

Давным-давно мать учила свою дочь семейному рецепту приготовления цельной запеченной ветчины. Это была самая лучшая ветчина, которую кто-либо когда-либо имел, поэтому они всегда тщательно следовали этому рецепту.

Они подготовили маринад, забили кожу, положили гвоздику, а затем подошел шаг, которого дочь не поняла.

"Почему мы отрезаем концы ветчины?" она сказала. "Разве это не делает его высыхать?"

«Вы знаете, я не знаю», сказала мать. «Именно так меня учила бабушка. Мы должны позвонить бабушке и спросить».

Поэтому они позвонили бабушке и спросили: «Почему мы отрезаем концы ветчины? Пропустить маринад или как?»

"Нет", сказала бабушка. «Честно говоря, я отрезал концы, потому что так меня учила мама. Я добавил шаг маринада позже, потому что я беспокоился о высыхании ветчины. Давайте позвоним великой бабушке и спросим ее».

Поэтому они назвали вспомогательный жилой комплекс, где жила прабабушка, и старуха ответила на их вопросы, а затем сказала.

"О, ради земли! Я отрезал концы, потому что у меня не было достаточно большой кастрюли для целой ветчины!"

Недавно я думал о кубитах и ​​задавался вопросом, действительно ли они должны быть определены как 8 кубитов. 8-уровневая квантовая система (qunit) будет иметь 8-мерное пространство и теоретически может кодировать байт (8 бит). Является ли это лучшим определением кайта (квантового байта)?

Или все дело в том, что люди не имеют ни малейшего представления, как программировать зверей.

meowzz
источник
1
Я бы согласился с тем, что «все двоичное / цифровое» стало мантрой, в которую многие встроены (то есть выше). Мы объясняем мозги и все такое, как будто это компьютер. В первые дни электроники был период, когда его теории / методы могли применяться к большим аналоговым проблемам, таким как резистивные (импедансные) сетки. В основном это тот же самый старый Максвелл, за исключением ошибочной (? ;-) формулировки Гиббса, которую использует QM, так что, возможно, немного провокации относительно небольшого бокового мышления. Для «байта» обратите внимание на скорость передачи данных, которая не является скоростью передачи в битах.
Филип Окли
1
«Курсы символов» - приятно! Я думаю, что двоичная проблема предшествует всему как компьютер. Смотрите: дерево познания добра и зла; P
meowzz
1
для 8-мерного пространства взгляните на докторскую степень С. Фьюри «Физика стандартной модели из алгебры?» и 2-минутные лекции на YouTube. Имеет много правдоподобия относительно нашей потребности в математике, чтобы представлять науку .. (не может позволить вещам стать математикой / естественными науками вуду - другие доступные богословия)
Филип Окли