量子コンピューティング

量子コンピューティングに関心のあるエンジニア、科学者、プログラマー、およびコンピューティングプロフェッショナル向けのQ&A

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量子コンピューティングは空のパイですか?
コンピューターサイエンスの学位を取得しています。私はIT部門で働いており、長年にわたってそうしています。その時代、「古典的な」コンピューターは飛躍的に進歩しました。寝室の引き出しにはソックスの中にテラバイトのディスクドライブがあり、携帯電話には驚異的な処理能力があり、コンピューターは私たちの生活に革命をもたらしました。 しかし、私が知る限り、量子コンピューティングは何もしていません。さらに、そのようにとどまるように見えます。量子コンピューティングは今や40年の厚い終わりにあり、実際のコンピューティングは塵の中に残っています。ウィキペディアのタイムラインを参照し、並列加算器はどこにあるのか自問してください。AtlasまたはMU5に相当するものはどこですか?マンチェスター大学に行きました。ウィキペディアのマンチェスターコンピューターの記事で歴史を見てください。量子コンピューターでも同様の進歩は見られません。反対に、彼らはまだ地面から降りていないようです。すぐにPC Worldで購入することはありません。 できるようになりますか?それはすべて誇大広告と熱い空気ですか?量子コンピューティングは空のパイですか?それはすべて、量子の鳴き声によってだまされやすい大衆に売り込まれたジャム・トゥ・モウ・ウーですか?そうでない場合は、なぜですか?

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量子コンピューター用のエミュレーターはありますか?
私の通常のコンピューターで量子コンピューターをエミュレートする方法はありますか?それで、量子プログラミング言語(Q#など)をテストして試すことができますか?私は自分の仮説を実際にテストし、最も正確な結果を得ることができるものを意味します。 更新:量子コンピューターのシミュレーションを実際に探しているわけではありませんが、通常の非量子ベースのPCで効率的にエミュレートできるかどうかはわかりません。
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チューリングマシンは量子コンピューターをシミュレートできますか?
私が知っていることをチューリングマシン1は、理論的には「何を」シミュレートすることができますが、私はそれは、量子ベースのコンピュータのように根本的に異なる何かをシミュレートすることができるかどうかわかりません。これを行う試みはありますか、それとも可能/不可能であると証明した人はいますか? 私はグーグルで調べましたが、私はこのトピックの専門家ではないので、どこを見るべきかわかりません。量子チューリングマシンに関するウィキペディアの記事を見つけましたが、古典的なTMとどの程度正確に異なるかはわかりません。また、W。Fouché等によるDeutschのUniversal Quantum Turing Machineという論文を見つけましたが、私には理解するのがかなり難しいです。 1.明確でない場合、チューリング機械とは、物理的な機械ではなく理論的な概念を意味します(つまり、理論的な概念の実装)。

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量子コンピューターで利用できるプログラミング言語は何ですか?
この質問から、私は主要な量子コンピューティングプログラミング言語がQ#とQISKitであることを収集しました。 量子コンピューターのプログラミングに使用できる他のプログラミング言語は何ですか?特定のものを選択することには特定の利点がありますか? 編集:エミュレーターではなく、プログラミング言語を探しています。エミュレータは物事をシミュレートします。プログラミング言語は、命令を記述する方法です(実際のオブジェクト用またはエミュレーター用)。複数のエミュレーターで機能する単一の言語がある場合もあれば、その逆の場合もあります。


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量子コンピューターを使用しても解読できない暗号化方法が存在する可能性はありますか?
量子コンピュータは、以前は鍵のビットサイズが指数関数的に増加するリソースによってのみ解けると考えられていた広範な暗号アルゴリズムを多項式時間で解読できることが知られています。その例は、Shorのアルゴリズムです。 しかし、私が知る限り、すべての問題がこのカテゴリに分類されるわけではありません。上の量子コンピュータのための難しい問題を作る、我々は読むことができます 研究者は、問題を解決するのではなく、量子コンピューターを評価する目的でそれらを作成するコンピューターアルゴリズムを開発しました。 量子コンピューターでさえ解読しにくい新しい暗号化アルゴリズムを期待できますか? 明確にするために、質問は特に新しいアルゴリズムの設計に言及しています。

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D波(1つ)が量子コンピューターであり、効果的であるという証拠はありますか?
私は確かにこの分野の初心者ですが、D波(1つ)は興味深いデバイスですが、1)有用であり、2)実際には「量子コンピューター」であるという懐疑論があります。 たとえば、スコットアーロンソンは、D波の「量子」部分が実際に有用であるかどうかについて懐疑的であると何度も表明しています。 ここで何年も繰り返し述べてきたように、観測された高速化において量子コヒーレンスが役割を果たしているという直接的な証拠はなく、実際にシステム内に量子ビット間のエンタングルメントが存在するという事実はありません。 このブログからの抜粋。 さらに、D波に対する懐疑論に関するウィキペディアの関連セクションは混乱しています。 だから、私は尋ねます: 私は、D波が何らかの量子アニーリングを使用すると主張していることを知っています。計算で実際に量子アニーリング(効果あり)を使用するD波の(反)証拠はありますか? D波が効果的であることは最終的に示されましたか?そうでない場合、これを試みるための作業の明確な概要はありますか?

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量子計算のモデルは何ですか?
量子コンピューティングは、量子ビットのレジスタが量子ゲートの回路によって作用され、出力で(および場合によってはいくつかの中間ステップで)測定される量子回路計算法を意味すると見なされることが多いようです。量子アニーリングは、量子ゲートを使用しないため、少なくとも量子リソース1を使用した計算とはまったく異なる方法であるようです。 量子計算にはどのような異なるモデルがありますか?それらの違いは何ですか? 明確にするために、私はキュービットが異なる物理的実装を持っているかを尋ねているのではなく、量子リソースを使用して入力2から出力を計算する方法の異なるアイデアの説明を意味しています。 1.エンタングルメントやコヒーレンスなど、本質的に非古典的なもの。 2.入力(キュービットなど)を出力(計算の結果)に変換するプロセス。
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なぜ古典的なコンピューターよりも量子コンピューターを構築するのが難しいのですか?
それは、量子コンピューターの作成方法(およびその動作方法)が正確にわからないのか、理論的に作成する方法を知っているが、実際にそれを実行するツールがないためでしょうか?上記の2つの組み合わせですか?他の理由は?

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量子コンピューターは通常のコンピューターをシミュレートできますか?
質問と同様に、チューリングマシンは量子コンピューターをシミュレートできますか?:「古典的な」アルゴリズムが与えられた場合、量子コンピューターで実行できる同等のアルゴリズムを常に定式化することは可能ですか?はいの場合、これについて従うことができる何らかの種類の手順はありますか?結果として得られるアルゴリズムは、おそらく量子コンピューティングの可能性を十分に活用することはできず、理論的な問題です。

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ブラケット表記はどのように機能しますか?
量子アルゴリズムは、その説明で頻繁にブラケット表記を使用します。これらの括弧と縦線はすべてどういう意味ですか?例:|ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩|ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩|ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩ これは間違いなく数学に関する問題ですが、このタイプの表記法は、量子計算を特に扱う場合に頻繁に使用されるようです。他のコンテキストで使用されたことを見たことはありません。 編集 最後の部分では、線形代数の標準表記を使用してベクトルと内積を表すことが可能であり、これらのオブジェクトと演算子を使用する他のフィールドは、ブラケット表記を使用せずに表記できることを意味します。 これは、量子アルゴリズムを表すのにブラケットが特に便利な理由や理由があると結論付けることにつながります。それは事実の主張ではなく、私はそれを観察として意味しました。「他の場所で使用されていることを確認したかどうか」は、「他のコンテキストでは使用されていません」と同じ文ではありません。
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量子コンピューターを使用して1 + 1を追加するにはどうすればよいですか?
これは、量子コンピューターがハードウェアレベルで基本的な計算を行う方法を補完するソフトウェアと見なすことができますか? この質問は、量子情報と量子技術に関するスペイン語ネットワークの第4ネットワークの聴衆のメンバーによって尋ねられました。その人が与えたコンテキストは、「私は材料科学者です。高度な高度な理論的概念を紹介していますが、簡単なタスクのために量子コンピューターの実際の動作を描くのに苦労しています。 1 + 1を追加するために実行する必要がある古典的な操作を自分で簡単に把握できます。量子コンピューターでどのように詳細に実行しますか?」

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「ノイズの多い中間スケール量子」(NISQ)テクノロジーとはどういう意味ですか?
この用語は最近導入されたプレスキルです。たとえば、NISQ時代およびそれ以降の量子コンピューティング(arXiv)を参照してください。この用語(およびその背後にある概念)は、ここで教育的に説明するに値するほど重要であると思います。おそらく実際には複数の質問に値しますが、最初の質問は次のとおりである必要があります。 Noisy Intermediate-Scale Quantum(NISQ)テクノロジーとは何ですか?
28 terminology  nisq 

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量子コンピューターが指数関数的な利点を提供することが知られている問題はありますか?
量子コンピューターは、少なくともいくつかのタスクで古典的なデバイスを上回ることができると一般に信じられ主張されています。 量子コンピューターが古典的なデバイスを上回る問題で最もよく引用される例の1つはですが、が古典的なコンピューターでも効率的に解けるかどうかもません(であるかどうか)。FactoringFactoring\text{Factoring}FactoringFactoring\text{Factoring}Factoring∈PFactoring∈P\text{Factoring}\in \text{P} データベース検索など、量子コンピューターが利点を提供することが知られている他の一般的に引用されている問題については、高速化は多項式のみです。 量子コンピューターが指数関数的な優位性を提供することを示すことができる問題の例はありますか(強力な計算複雑性の仮定の下で証明または証明されます)?

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Groverの検索アルゴリズムのオラクルはどのように実装されていますか?
Groverの検索アルゴリズムは、ソートされていないデータベース検索の証明可能な2次の高速化を提供します。アルゴリズムは通常、次の量子回路で表されます。 ほとんどの表現では、プロトコルの重要な部分は「オラクルゲート」であり、「魔法のように」操作ます。しかし、そのようなゲートを実際に実現するのがどれほど難しいかは、よく言われていません。実際、この「オラクル」の使用は、カーペットの下にある困難を一掃する方法にすぎないように思えるかもしれません。UωUωU_\omega|x⟩↦(−1)f(x)|x⟩|x⟩↦(−1)f(x)|x⟩|x\rangle\mapsto(-1)^{f(x)}|x\rangle このような眼球手術が実際に実現可能かどうかをどのようにして知ることができますか?もしそうなら、その複雑さは何ですか(例えば、ゲート分解の複雑さに関して)?

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