flying_bear (flying_bear) wrote,
flying_bear
flying_bear

Category:

По многочисленным заявкам трудящихся

http://www.livejournal.com/users/flying_bear/48884.html?thread=319476#t319476
http://www.livejournal.com/users/flying_bear/51050.html?thread=337258#t337258

Все, что Вы хотели узнать о квантовых компьютерах, но боялись спросить.
Шутю. Совсем не все, очень по верхам.

Любая компьютерная программа переводит некоторую последовательность нулей и единичек в другую последовательность нулей и единичек. Так работают цифровые (digital) компьютеры, вытеснившие аналоговые - где, грубо говоря, рассчитываемый процесс не "оцифровывался", а воспроизводился. Квантовые компьютеры (КК) - в каком-то виде, возврат к идее аналоговых. Разберем на примере. Пусть у вас имеется система элементарных магнитиков (электронов или атомных ядер), которые, согласно законам квантовой механики, могут иметь только две проекции магнитного момента (по или против) на _любую_ ось (это невозможно понять, это нужно запомнить...). Вверх - ноль, вниз - единичка. Прикладывая внешние магнитные поля или модулируя взаимодействия между магнитиками, можно их поворачивать. Т.е. переводить начальную последовательность нулей и единичек в какую-то другую. Т.е. выполнять "вычисления".

В чем основное преимущество КК по сравнению с обычными? Очень грубо. В обычном компьютере вы изменяете состояние ячеек по одной. В квантовом случае можно оперировать со всем пространством состояний системы как целого (в силу некой "нелокальности" квантовой механики) - гильбертовым пространством. Для системы из N элементов размерность гильбертова пространства будет 2 в степени N, что много, много больше.

Существует вера, что некоторые "неполиномиальные" алгоритмы (сложность которых растет с величиной, грубо говоря, исходных данных быстрее любой степени) могут быть реализованы на КК. Известен "алгоритм Шора", позволяющий за разумное число шагов раскладывать большие целые числа на простые множители. Эта задача представляет огромный интерес для криптографии - некоторые современные методы шифрования основаны на таких разложениях и на вере (я не знаю, доказано ли это), что эта задача имеет неполиномиальную сложность.

Проблемы тут такие. Самое главное - устойчивость. Аналоговые компьютеры, в общем, не прижились именно по этой причине. Грубо говоря, ваша программа, будучи реализованной на КК, требует использования строго прямоугольных по времени импульсов магнитного поля, затрагивающих только данные элементарные магнитики. Что произойдет, если они будут (а в реальной жизни - будут) не совсем прямоугольными и будут чуть-чуть цеплять соседние ячейки? Известные мне результаты показывают, что проблема устойчивой (!) работы КК - _очень_ трудная.

Вторая проблема - декогерентность. Изолированных систем не бывает, а взаимодействие с окружением разрушает квантовость. В результате вместо полного гильбертова пространства вы можете работать с его "устойчивой" частью, которая обычно очень мала. А тогда возникает вопрос об овчинке и выделке. Вполне возможно, что квантовый компьютер работать будет, но не более эффективно, чем классический. Мы назвали подобное явление "квантовые осцилляции без квантовой когерентности". Квантовость в таких (очень обычных) ситуациях чисто номинальная.

Эту область очень любят математики и, говорят, там действительно есть красивые формальные результаты. Что касается физической реализации, пока достигнуто, с большим шумом и помпой, разложение числа 15 на простые множители 3 и 5. Только не надо ля-ля про самолет Райтов, ладно? Аналогии - не доказательство...

Что настораживает. Повальная (нет... так нельзя... встречающаяся кое-где порой... вот так будет лучше...) научная нечестность в соответствующем коммьюнити. Невосторженную работу на эту тему очень трудно опубликовать, а неприятные вопросы классики этой науки всегда пропускают мимо ушей.

Что наводит на размышления. Dixi.
Tags: наука умеет много гитик
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 22 comments