タグ付けされた質問 「quantum-computing」

エンタングルメントや重ね合わせなどの量子力学現象に依存する計算モデル。これにより、計算の確率モデルが一般化されます。

1
量子コンピューターの方が高速なアルゴリズムの種類は何ですか?
私はCSの初心者で、アルゴリズムを学んでいます。量子コンピューターを使ったとしても、その一般的なソーティングアルゴリズムは時間を超えることはできないと聞きました。ただし、因数分解アルゴリズムがはるかに高速になることも知っています。一般的に言えば、どのようなアルゴリズムが量子コンピュータで大幅に高速になるでしょうか?nlognnlog⁡nn\log n



2
アダマール門の後ろの直感
私は量子コンピューティングについて学ぼうとしていますが、線形代数についてはまともな理解があります。 NOTゲートを通過しましたが、それほど悪くはありませんでしたが、アダマールゲートに到着しました。そして、行き詰まった。主に操作を「理解」しているのに、それが理にかなっている場合、操作が実際に何をするのか、なぜ操作したいのか理解できません。 たとえば、アダマールゲートが取り込むときことができます| 0 ⟩ + | 1 ⟩|0⟩|0⟩|0\rangle。これは何を意味するのでしょうか?NOTゲートの場合、それを取り込みます| 0⟩となります| 1⟩。それについて不明確なことはありません。(重ね合わせのために、それはに取るそれは少しの「反対」を与えるα|0⟩+βを|1⟩と与えβを|0⟩+α|1⟩)、それは便利である理由私は理解します。同じ理由で(基本的に)古典的なコンピュータで有用です。しかし、どのような(例えば)アダマールゲートはベクトルに幾何学的にやっています[αβ]|0⟩+|1⟩2√|0⟩+|1⟩2\frac{|0\rangle + |1\rangle}{\sqrt{2}}|0⟩|0⟩|0\rangle|1⟩|1⟩|1\rangleα|0⟩+β|1⟩α|0⟩+β|1⟩\alpha|0\rangle+\beta|1\rangleβ|0⟩+α|1⟩β|0⟩+α|1⟩\beta|0\rangle + \alpha|1\rangle[αβ][αβ]\begin{bmatrix}\alpha \\ \beta \end{bmatrix}?そして、なぜこれは便利なのでしょうか?

2
マルチキュビット量子ゲートを特定のキュビットに適用する
制御された非ゲートマトリックスは次のようになります。 ⎡⎣⎢⎢⎢1000010000010010⎤⎦⎥⎥⎥[1000010000010010]\begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ \end{bmatrix} これは、量子ビットが2つしかなく、最初の量子ビットをコントロールとして使用し、2番目の量子ビットを反転する(または反転しない)入力として使用する場合に最適です。 たとえば3つのキュビットがあり、キュビット1をコントロールとして、キュビット3を入力として使用してフリップする可能性がある場合に、この行列を変換して使用する方法はありますか? 論理的に考えると、私はこれを思い付くことができます: ⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢1000000001000000001000000001000000000100000010000000000100000010⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥[1000000001000000001000000001000000000100000010000000000100000010]\begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 …

1
現代の正規表現の表現力
私は最近、主に単語のグループを特別なプロパティと照合する正規表現の課題を提案するWebサイトについて友人と話し合いました。彼は||||||||、数|が素数であるような文字列に一致する正規表現を探していました。そのような言語は、通常であれば、補題をポンプの翻訳が素数のためにあるという事実与えますので、私はすぐにそれが今まで動作しません彼に言われた十分な大きさ、それが存在するのk ≤ pがあるようP + N kは、すべての主要ですN ≥ - 1、よく、これは全くケースしにくい(素数の配分、そのような未知の自明とプロパティを破砕、...)pppk≤pk≤pk \leq pp+nkp+nkp + nkn≥−1n≥−1n \geq -1 しかし、誰かが解決策に付属している:一致しない(||+?)\1+ キャプチャグループに一致するように、この表現しようとする(つまりすることができ||、|||、||||などの上の出現箇所)のn ≥ 2回。一致する場合、文字列で表される数はkで割り切れるので、素数ではありません。それ以外の場合です。k≥2k≥2k \geq 2|n≥2n≥2n \geq 2kkk そして、グループ化と後方参照により、正規表現が理論的な意味で...正規表現よりも実際にはるかに表現力豊かになることが明らかになったので、私は愚かに感じました。今では、実際の正規表現を実行するときに私が知らなかったルックアラウンドやその他の演算子も追加されました。 ウィキペディアによると、文脈自由文法によって生成された言語よりもさらに表現力があります。だからここに私の質問があります: 現代の正規表現エンジンを使用して、(文脈自由文法から生成された)代数言語を表現できますか より一般的な説明、または現代の正規表現で説明できる言語の種類の複雑さの少なくとも上限はありますか? より実用的には、その背後に深刻な理論がありますか、それとも有限オートマトンに基づく実際の正規表現の最初のブロックに実装可能と思われるたびに新しい機能を追加するだけですか? 「モダンな正規表現」は質問が具体的ではないことを知っていますが、少なくとも後方参照を使用することを意味します。もちろん、この「現代の正規表現」言語に対する特定の制限を想定している部分的な回答者がいる場合は、遠慮なく投稿してください。

2
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?
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。

2
量子コンピュータは、古典的なコンピュータよりも線形代数を速く実行できますか?
十分な数の量子ビットを備えた量子コンピューターがあったとしたら、それを使用して、古典的コンピューターよりも高速に線形代数を実行できますか?どのようなスピードアップが期待できますか?だれかが線形代数の量子アルゴリズムを作成しましたか?それは実行時間ですか?理論的には、行列と行列の乗算などの演算は高度に並列化できますが、実際には、高速に実行される並列行列と行列の乗算を実装するには多くの作業が必要です。量子コンピューターは実用的な利点を提供しますか?

1
ある?
これらの2つのクラスは同じである必要があると思いますが、これに関する文献を見つけることができず、トピックに関する背景が限られています。 これは私の推論であり、(1)これがすでに知られているか、または(2)何かを誤解しているか、または(3)何か有用なものを見つけたかどうかを知りたいです。 PCTCPCTCP_{CTC}は、多項式の量のデータをタイムマシンに配置することで解決できる問題のクラスです。 BPPpathBPPpathBPP_{path}は、確率的チューリングマシンで後選択することで解決できる問題のクラスです。つまり、気にしないケースを無視します。 PCTC⊆BPPpathPCTC⊆BPPpathP_{CTC}\subseteq BPP_{path}これは、次のような選択後の閉じた時間のような曲線をシミュレートできるためです。状態とメモリの両方でプログラム全体を最初にスキャンします。次に、処理後に再度実行し、状態とメモリが開始状態とメモリに完全に一致する場合にのみ戻るように再度選択します(これが最初の反復であるかどうかを示す単一ビットを除き、無限ループ)。 BPPpath⊆PCTCBPPpath⊆PCTCBPP_{path}\subseteq P_{CTC} 1 0 0、次のように後選択をシミュレートできるためです。futureからのメッセージがで始まる場合、メッセージを過去に送信します。それ以外の場合は、通常どおり続行します。通常ポスト選択するステップに到達したら、過去の差分に1を送信します。このタイムラインを無視したい場合、それ以外の場合は。結果に満足したので、一貫性のある唯一のバージョンは、0を受信して​​送信するバージョンになります。111000000

1
ワークスペースなしで、シングルキュービット、Toffoli、およびCNOTゲートからより大きな制御されたノットを作成する
NielsenとChuangによるQuantum ComputationとQuantum Informationの演習4.29 は私を困らせました。 作業キュービットを使用せずに、ゲート()を実装する Toffoli、CNOT、および単一キュービットゲートを含む回路を見つけます。O (n2)O(ん2)O(n^2)Cん(X)Cん(バツ)C^n(X)n > 3ん>3n > 3 これは古典的には実行できないことを理解しました。 私は指数関数的に正確なゲートを使用してそれを行う方法を理解しましたそれ自体の内部に、二重制御から単一制御および平方根の操作構造を回ネストします)。O (2ん)O(2ん)O(2^n)n − 2ん−2n-2 上記の構造を一般化して、制御された操作の線形結合を蓄積することを試みました。たとえば、A、B、Cという3つのコントロールがあり、さまざまなケースのベクトル[0、A、B、C、AB、BC、AC、ABC]を作成すると、次のようになります。 操作を無条件に適用すると、[1、1、1、1、1、1、1、1]が追加されます Aの操作を制御すると、[0、1、0、0、1、1、0、1]が追加されます AをCにXorし、Cの操作を制御すると(xorを元に戻す)、[0、1、0、1、1、1、0、0]が追加されます。 toffoliゲートを介してCにXoring(AおよびB)し、Cの操作を制御すると、[0、0、0、1、1、1、1、1、0]が追加されます。 次に、結果が[0、0、0、0、0、0、0、N]となるまで作成できるさまざまなベクトルを加算(Xのルートを適用)および減算(逆平方根を適用)しようとします。 。 しかし、私はさまざまな壁にぶつかり続けます。たとえば、最終的に大きな倍数になるソリューション(つまり、使用しているゲートが指数関数的に正確になり、これはノーノーだと思います)や、システム間の相互作用のためにシステムを解決できないだけです。 AND / XORを使用して要素を生成し、次に+ / *を非標準として解決するか、または指数のゲート数を作成します。 他に試してみる方法は何ですか?

2
Shorのアルゴリズム速度
私は生まれつきのコンピュータサイエンスの学者であり、整数分解を含む論文を書くように求められています。結果として、私は量子コンピューター上のショーのアルゴリズムを調べなければなりません。 他のアルゴリズムについては、特定の入力サイズに対するアルゴリズムの命令数を計算するための特定の方程式を見つけることができました(そこから、特定の速度のマシンでの計算に必要な時間を計算できました)。ただし、Shorのアルゴリズムの場合、最も複雑なのはその複雑さですO( (log N)^3 )。 Big-O表記から速度/実際の複雑さを見つける方法はありますか?そうでない場合、私が欲しいもの、またはそれを見つける方法を教えてくれる誰かがいますか?

1
量子コンピューティングで指数時間を必要とする問題はありますか?
量子ビットが重ね合わせを持ち、回路と比較してより多くの表現力を持っているという事実を考えると、量子コンピュータでの解決を保証するために少なくとも指数関数的な時間を必要とする問題はありますか? Complexity Zooをチェックしましたが、そこに記載されている、この説明に適合する複雑度クラスは見つかりませんでした。

2
量子コンピューター、並列計算、指数時間
私は、量子コンピューターが「特定の問題」を古典的なコンピューターよりも指数関数的に解決できることを読みました。私が理解していると思いますが、量子コンピュータがEXPTIME完全、2-EXPTIMEなどの問題を取り、それらを線形時間または一定時間に変換すると言っても同じではありません。 この問題についてもっと知りたいのですが。 量子コンピュータが指数以下の時間で指数問題を解決できる/できないのはなぜですか? EXPTIMEで完全な問題を一定の時間で解決できるコンピューター(量子またはその他)を想像することは、少なくとも理論的には可能ですか?それとも矛盾につながりますか? 3番目の関連アイテムを編集します。 量子コンピューターは並列計算を行うことができますか? 話題がコメントから出てきたので、並列計算についてのアイデア、それは量子計算機についての通常の/ポップなビジョンです、まるで量子計算機が与えられた問題の「すべての可能性」を計算できたかのようです(それが場合、因数分解アルゴリズムを発明するために偉大なピーターショアを呼び出す必要はありません!)次に、量子コンピュータに関する「なぜ」の質問は、並列計算を行うことができるか、できないかは、コンピュータ科学と物理学の質問の半分です。 ここで混乱の源:http : //physics.about.com/od/physicsqtot/g/quantumparallel.htm

3
P対NPと、NPの問題を効率的に解決するNatureの能力との関係は何ですか?
自然がとんでもない(つまりNP)問題を効率的に簡単に計算する方法について考えていました。たとえば、量子システムには2n2n2^n 状態を表す要素ベクトル、ここで nnnパーティクルの数です。これを「解決する」という指数関数的な性質にもかかわらず、自然は余分な時間を必要としませんnnn-粒子システム。 これは完全に有効な仮定ではないかもしれませんが、物理学の行動原理は、自然が常に最も簡単な方法で物事をやりたいと思っていることを私に思わせます。それが真実ではない場合、この質問はおそらく意味がありません。 自然がいくつかの問題を効率的に解決できないことがわかった場合、これは多項式時間でNP問題を解決できるという点で私たちが運命を破られることを意味しますか?物理法則は、P対NPに取り組むのに十分強力な武器ですか?最初の質問/アサーションの逆も当てはまりますか(自然がそれを行うことができる場合、私たちにも同様の方法があるはずです)?

2
行列乗算プログラムの入れ子ループの不変式
Hoareロジックを使用して2つの行列を乗算するためのプログラムの正確性を証明することについて、卒業論文を作成しています。これを行うには、このプログラムの入れ子ループの不変式を生成する必要があります。 for i = 1:n for j = 1:n for k = 1:n C(i,j) = A(i,k)*B(k,j) + C(i,j); end end end 私は最初に内部ループの不変式を見つけようとしましたが、今までは本当のものを見つけることができません。上記のプログラムの不変式を見つけるのを手伝ってくれる人はいますか?
7 algorithms  loop-invariants  correctness-proof  formal-languages  regular-languages  pumping-lemma  logic  logic  programming-languages  lambda-calculus  term-rewriting  operational-semantics  complexity-theory  time-complexity  computability  proof-techniques  reductions  digital-preservation  distributed-systems  storage  algorithms  dynamic-programming  check-my-algorithm  reference-request  cryptography  quantum-computing  formal-languages  regular-languages  context-free  formal-grammars  algorithms  graphs  network-flow  algorithms  data-structures  randomized-algorithms  lists  computability  proof-techniques  undecidability  terminology  distributed-systems  parallel-computing  artificial-intelligence  heuristics  search-problem  algorithms  computational-geometry  algorithm-analysis  asymptotics  recurrence-relation  mathematical-analysis  master-theorem  algorithms  algorithm-analysis  runtime-analysis  computability  reductions  turing-machines  formal-languages  context-free 
弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.