В двух словах: процессоры сейчас работают на электронах и поэтому ограничены скоростью света и различными другими нюансами.
Квантовые процессоры используют свойства субатомных частиц (например, квантовое запутывание или «жуткое действие Эйнштейна на расстоянии»), чтобы преодолеть некоторые из этих пределов и предложить потенциально экспоненциальное увеличение мощности.
Это не совсем правильно: они намного быстрее, но только на небольшом подмножестве операций, доступных для «обычных» компьютеров . Например, взломать RSA очень быстро, но рендеринг HTML-страниц, вероятно, вовсе не происходит (если вообще возможно ...).
whitequark
Также квантовые компьютеры все еще ограничены скоростью света.
Дэвид З
4
Думаю, было бы точнее сказать, что они в основном параллельны, а не просто «быстрее» как таковые ...
Брайан Ноблаух,
@ Брайан: Это похоже на достойный способ думать об этом.
Дэвид З
+1 за очень практичное объяснение. Не может быть точным с научной точки зрения, но все же полезно для среднего человека.
Джош К. связал с некоторыми хорошими ресурсами, которые не будет плохой идеей для вас, чтобы читать. Я считаю, что большая часть информации Википедии по этим темам достаточно точна. Но если вы не можете сказать по заголовкам ссылок, квантовые вычисления не совсем тривиальная тема. Вы должны быть знакомы с некоторым справочным материалом (то есть квантовой физикой), чтобы понять его.
Для несколько менее технического объяснения (от человека, который изучил квантовые вычисления более подробно), попробуйте следующее: в квантовой механике свойства частиц описываются «квантовыми состояниями», которые состоят из комбинации «базовых состояний». Например, электроны имеют спин (момент импульса), поэтому они действуют как маленькие магниты. Поместите их в магнитное поле, и они будут направлены вверх или вниз (ну, параллельно или антипараллельно полю). В обычных компьютерах (упрощенная модель) вы можете выбрать значение 1, а вниз - 0, и вы можете выполнять вычисления, регулируя магнитные поля, чтобы переворачивать электроны вверх или вниз по своему усмотрению.
Но в квантовой механике, электроны не ограничиваются указывая только вверх или только вниз; на самом деле они могут иметь некоторую комбинацию ( суперпозицию ) этих двух состояний, например, наполовину вверх и наполовину вниз одновременно . Это может представлять бит, который действует как 1 и 0. Это называется кубитом . Когда вы объединяете несколько кубитов (электронов), вы можете получить более сложные суперпозиции, такие как 11/10/00 или 110/101/011/001/000 или что-то еще, и если вы используете их в правильном компьютере, это похоже на запуск алгоритма с 3 или 5 или любым количеством входов одновременно, Поэтому любой алгоритм, который требует от вас выполнения одной и той же операции над множеством различных наборов битов, может быть значительно ускорен квантовыми вычислениями. На практике оказывается, что некоторые алгоритмы экспоненциального времени превращаются в алгоритмы полиномиального времени, когда вы запускаете их на квантовом компьютере.
«Таким образом, любой алгоритм, который требует от вас выполнения одной и той же операции над многими различными наборами битов, может быть значительно ускорен квантовыми вычислениями». - это не совсем так. Конечно, если вы можете подготовить суперпозицию по входам, квантовый компьютер может подготовить соответствующую суперпозицию по выходам, но когда вы измеряете ее, вы получаете только один из случайных выходов. На самом деле, квантовые алгоритмы работают за счет использования структуры , чтобы сделать амплитуды компенсируют ... нет экспоненциальный алгоритм , который непосредственно может быть многочленом (без нового алгоритма) на квантовом компьютере.
ShreevatsaR
@ShreevatsaR: Да, я думаю, что немного ошибся. Когда я писал это, я имел в виду алгоритмы, которые обрабатывают большое количество входных данных и объединяют их в один ответ.
Дэвид Z
Даже «объединить их в один ответ» невозможно, кроме как в особых обстоятельствах. (Например, если вы хотите получить сумму всех ответов, нет никакого известного способа сделать это.) Единственные известные примеры, где квантовые алгоритмы лучше, чем классические алгоритмы, работают, используя некоторую очень специальную структуру, обычно включающую периодичность и преобразование Фурье (например, факторинг).
ShreevatsaR
Хорошо, плохой выбор формулировки, но я имею в виду то, что вы говорите.
Ответы:
В двух словах: процессоры сейчас работают на электронах и поэтому ограничены скоростью света и различными другими нюансами.
Квантовые процессоры используют свойства субатомных частиц (например, квантовое запутывание или «жуткое действие Эйнштейна на расстоянии»), чтобы преодолеть некоторые из этих пределов и предложить потенциально экспоненциальное увеличение мощности.
В двух словах: они намного, намного быстрее.
источник
Сначала прочитайте Введение в квантовую механику , а затем Квантовая механика . После этого прочитайте Квантовые вычисления , QIS и Блок квантовой обработки .
источник
Джош К. связал с некоторыми хорошими ресурсами, которые не будет плохой идеей для вас, чтобы читать. Я считаю, что большая часть информации Википедии по этим темам достаточно точна. Но если вы не можете сказать по заголовкам ссылок, квантовые вычисления не совсем тривиальная тема. Вы должны быть знакомы с некоторым справочным материалом (то есть квантовой физикой), чтобы понять его.
Для несколько менее технического объяснения (от человека, который изучил квантовые вычисления более подробно), попробуйте следующее: в квантовой механике свойства частиц описываются «квантовыми состояниями», которые состоят из комбинации «базовых состояний». Например, электроны имеют спин (момент импульса), поэтому они действуют как маленькие магниты. Поместите их в магнитное поле, и они будут направлены вверх или вниз (ну, параллельно или антипараллельно полю). В обычных компьютерах (упрощенная модель) вы можете выбрать значение 1, а вниз - 0, и вы можете выполнять вычисления, регулируя магнитные поля, чтобы переворачивать электроны вверх или вниз по своему усмотрению.
Но в квантовой механике, электроны не ограничиваются указывая только вверх или только вниз; на самом деле они могут иметь некоторую комбинацию ( суперпозицию ) этих двух состояний, например, наполовину вверх и наполовину вниз одновременно . Это может представлять бит, который действует как 1 и 0. Это называется кубитом . Когда вы объединяете несколько кубитов (электронов), вы можете получить более сложные суперпозиции, такие как 11/10/00 или 110/101/011/001/000 или что-то еще, и если вы используете их в правильном компьютере, это похоже на запуск алгоритма с 3 или 5 или любым количеством входов одновременно, Поэтому любой алгоритм, который требует от вас выполнения одной и той же операции над множеством различных наборов битов, может быть значительно ускорен квантовыми вычислениями. На практике оказывается, что некоторые алгоритмы экспоненциального времени превращаются в алгоритмы полиномиального времени, когда вы запускаете их на квантовом компьютере.
источник