Quantum Computerはアナログですか?


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数十年前にアナログコンピューターを使用していました。現代のコンピューターはデジタルです。量子コンピューターはどうですか?アナログですか、デジタルですか?量子ビットは同時に多くのものになる可能性があるため、私はこれを求めています。


いくつかの点で「どちらでもない」。アナログコンピュータは一般に「古典物理学」、つまりニュートン物理学と見なされます。有名なアナログコンピューターはバベッジでした
vzn 14年

私は「量子コンピューターはアナログになりますか」とグーグルで話していたので、この質問に答えました。驚くべき未来が近づいている:)
スラブ

回答:


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いいえ、量子コンピューターはアナログコンピューターと同じではありません(少なくとも原則的に)。

アナログコンピューターは、数学的な問題と同じ制約/法則に従う物理システムを構築することにより、解決すべき(数学的な)問題をシミュレートします。答えは、物理シミュレーションの動作を観察および測定することにより得られます。その精度は、シミュレーションの精度(寄生効果がある場合があります)、初期条件の精度、特に問題のあるパラメーターの設定、および結果の測定です。

精度は、シミュレーションに使用される現象の適用性のスケール範囲によっても制限される場合があります。たとえば、ある容器の水位で答えが得られる場合、毛管現象の影響(ある程度は説明できる)と、直径よりも高い精度で水位を測定するという事実によって制限される場合があります。分子はあまり意味がないかもしれません。

私はかつて大きな違いは、アナログコンピューティングは原則として実数を含む連続法則のシミュレーションに基づいているのに対して、デジタルコンピューティングは可算セットでのみ動作するということだと思っていました。しかし、コンピューティング理論の現在の知識に照らして、この区別はおそらく素朴です。なぜなら、計算可能な実数のみを使用して物理学も形式化できると思うから です。

量子コンピューティングでは、主に複数のデジタル計算を並行して実行できます(簡単に言うと)。常にいくつかの計算の有限外積であるため、可算領域にとどまります。これは、単純なオートマトンの2つ以上の計算をシミュレートするオートマトンのクロス積構築と考えることができます(ただし、それは私が理解しているものよりも一般的ではありません)。これらの有限外積の構造は、可算領域を決して離れません。


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一般に、量子計算はデジタル計算と考えられていますが、アナログコンピューターと見なすことができる「連続可変量子コンピューター」またはCVQCと呼ばれる量子コンピューターの変形があります。それらは主に量子シミュレーションで使用されていると思いますが、私が研究したものではないため、頭字語以外はそれらについてあまり知りません。

そうは言っても、非常にアナログに見える「デジタル」量子コンピューターに関するものがあります。たとえば、基底状態の量子レジスタから始めて、状態を統一的に進化させ、最後に状態を測定するとします。

ある意味では、ゼロの初期化された古典ビットの配列から始め、計算の結果である古典ビットの配列で終わりましたが、その間のユニタリ進化は非常に類似しているように見えます。それらは複雑な行列でモデル化する必要があり、ユニタリ変換の結果の状態は実際の振幅などを持ちます。しかし、出力は明らかにデジタルであるため、デジタル計算と見なします。

例えば、軸に対して電子スピンを「測定」して任意の実数値を取得できれば、量子コンピューティングはアナログになります...しかし、その後、さらに奇妙な物理学を持つ他の宇宙に住んでいるでしょう:P


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量子コンピューターを作成するためのほとんどのスキームにはデジタル技術が含まれますが、実際には断熱量子コンピューター(AQC)と呼ばれるアナログデバイスがいくつかあります。参照アナログ量子コンピュータのスケーラブルを行うことができるデジタルゴーイング| 詳細については、Ars Technica

Colloquium:量子アニーリングとアナログ量子計算も参照してください


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私はあなたの質問の基礎を理解していると思います:通常の現代のコンピューターで1ビットにエンコードされた情報は、通常0または1として書かれた2つの(バイナリ)値、または+1または-1。ただし、必要に応じて、これを地球のような球体の北極または南極にあるものとしてグラフィカルに描くことができます。これは、ビットがどのように情報を保持するかを不必要に手の込んだ方法で表現するものですが、正当なものです。ナビゲーターが2つの極にのみ存在する場合、アナロググローブを使用するのは煩わしいでしょうか?

量子コンピューターでエンコードされた情報は、量子ビットでエンコードされた情報(ビットに相当する量子コンピューター)の値が+1から-1の間であるため、基本的に+1または-1として書き込むことはできません。これを表現する1つの方法は、球体のように、緯​​度と経度のアナログマーキングがある球体上にあります。

このような球体は、ブロッホ球体、固体球体のジオメトリと三角法から借用された単位球体です。このような球の緯度と経度の線を与えることができます。悪い点は、極間の点をエンコードすることで、馴染みのないトリガーや複素数が必要になることです。幸いなことに、キュービットでエンコードされた情報を記述することを含めて、そのようなポイントを明確に評価できます。はい、事実上、このブロッホ球は明らかにアナログの地球に似ています!この意味で私は同意します。量子コンピューターは、アナログ数学ツールに依存していると想定できます。

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