この記事は、チューリング計算可能性が「効果的に計算可能」と同じではないことを示唆していますか?


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まず、質問された場合はお詫びしますが、何も見つかりませんでした。

私はこの記事を偶然見つけました。量子コンピュータだけが解決できる問題があると言っています。私の理解では、これは直感的に、この問題は「効果的に計算可能」であることを意味するはずです。なぜなら、私たちはそれを計算する効果的で現実的な方法、つまり量子コンピューターを構築してそれを解くからです。しかし、チューリングマシン(チューリングマシンは量子コンピューターではない、と私は思いますか?)はそれを解決できないため、これはチューリング計算可能ではありません。

したがって、これは「効果的に計算可能」と「チューリング計算可能」が同じ概念ではないことを意味しますか?では、Church-Turingの論文は間違っているのでしょうか?私の直感は「いいえ」と言っています。その場合、これは非常に大きなニュースになるからです。では、そうでない場合は、なぜでしょうか?

また、チューリングマシンよりも強力な計算モデルがすでに存在していることも承知していますが、それらは「理論的」に過ぎませんね。一方、量子コンピュータは物理的に構築可能です。

回答:


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「缶」という言葉には多くの異なる意味があります。AES-512暗号化を解除できるアルゴリズムはありますか?1つの戦略は、512ビットの2 ^ 512の可能なすべてのブロックを取得し、それらすべてを公開鍵で暗号化し、それぞれについて、それらが暗号文と一致するかどうかを確認することです。純粋に抽象的な意味で、これはAES-512を「破壊する」ことができるアルゴリズムです。実用的な観点から、既知の宇宙のすべての問題をコンピュータに変換し、宇宙の熱死までそれらでプログラムを実行することは、すべての2 ^ 512ブロックをチェックすることができません。

このように、必要なリソースの量を考慮しない「缶」の抽象的な理論的な概念と、実際的な意味があります。

Turing Computabilityは、最初のタイプの「缶」に関係しています。チューリングマシンは、無制限のメモリを無制限に実行できるデバイスです。これは、理論的な主張を定式化するために使用される抽象的なモデルです。実際のTMは実際には現実には存在しません。

したがって、一方では量子コンピューターで実行できること、TMでも実行できると主張することと、他方では量子コンピューターで解決できる問題があると主張することと、古典的なコンピューターではできないこととの間に矛盾はありません。解決する; 実際のコンピューターには、TMにはないコンピューターの電力制限があります。


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まず第一に、量子コンピューター(またはむしろ、理論的な量子計算モデル)は、チューリングマシンでエミュレートでき、チューリングマシン自体をエミュレートできるという意味で、実際にはチューリングマシンよりも強力ではありません。記事自体は「計算可能」という言葉を使用していないことに注意してください。計算能力は彼らが話していることではありません。

量子コンピューターと古典的なコンピューターの違いは速度です。これが複雑性理論の出番です。ここで、私たちが検討するすべての問題は計算可能ですが、漸近的な実行時間やメモリ使用量の点で解決するのに非常に非効率的なものもあります。

多項式階層(PH)は大きなクラスであり、基本的には解を非決定論的に推測して1つを見つける(つまり、実存数量詞と普遍量詞を交互に見つける)を交互に繰り返すゲームですが、すべて多項式時間で行われます。PはPH内の最も基本的なクラスであり、古典的なコンピューターで妥当な時間内に解決できる問題にほぼ対応しています。NPはPHのもう1つの基本的なサブクラスです。

BQPは、量子コンピューターのPの類似物です。完全にというわけではありませんが、BQPはBPPに近いので、古典的なコンピューターが小さな確率で間違った答えを出すことができます。量子効果は、意味のある方法で確率を使わずに実際に利用することはできません。いずれにせよ、BPPはまだPH内にあります。

この記事は、PHではなくBQPにあることが証明されている問題についてです。ある意味で、「量子ステップ」は、量子コンピューターの多項式時間において、同じ無限階層でさえも、古典的にはPまたはBPPにさえ近い問題を解決することを可能にします。したがって、これは量子計算モデルの(理論的な)力の強力な証拠です。


Church-Turingの論文に関しては、量子計算が古典よりも高速であることは、論文が計算時間を気にしないため、それと矛盾しません。ただし、より強力な拡張チャーチチューリングの論文は、この結果と矛盾します(つまり、スケーラブルな量子コンピューターが実際に構築された場合)。


しかし、なぜそれが「量子コンピュータだけがこれまでに解決することができる」と述べ、「RazとTalの証明は、量子コンピュータだけが解決できる問題がまだあることを示しています」?
olinarr

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現実的には、何かが計算可能かもしれないが、完了するのに宇宙の時代よりも長くかかるので、それは解決されないでしょう。PHの外部の問題を、古典的なコンピューターでは効果的に解決できないものと呼ぶのは、それほど大したことではありません。
離散トカゲ

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@NetHacker「解決できるか」は、「実際に計算できない」以外のことを意味します。特に、終了して期待どおりの結果が得られる可能性があるアルゴリズムを作成できますが、実際に終了するまでには、宇宙の熱死よりも時間がかかります。問題は計算可能ですが、現実的には古典的なコンピュータ「解決できない」でしょう。
Delioth
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