2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней. На страницу 1, 2, 3, 4, 5, 6  След.
 
 Объясните квантовые вычисления
Сообщение31.05.2017, 16:17 


03/07/14

12
Долгое время пытаюсь разобраться в принципе квантовых вычислений. Пересмотрев много разного материала так и не понял.
Приведу такой пример.
Рассмотрим элементарный электронный вычислитель на основе физических процессов электромагнетизма. т.е. вся современная электроника.

Допустим надо перемножить два однобитных числа. Представляем эти числа в виде физической виличины-напряжения.
Подаем эти напряжения на электронные ключи соединенные последовательно.
На выходе получаем результат перемножения в виде отсутствия или присутствия определенного уровня напряжения.
Все просто и понятно.

Может кто-то по такой же схеме объяснить принцип квантового вычислителя?

1)В каких физических величинах представляем исходные переменные, как происходит вычисление, и в какой физической величине
снимаем результат?
2)Привидите если можно пример физической системы на которой можно вычислять с помощью кубитов и что именно можно вычислять.

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение31.05.2017, 19:19 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
_alex__ в сообщении #1220541 писал(а):
Допустим надо перемножить два однобитных числа. Представляем эти числа в виде физической виличины-напряжения.
Подаем эти напряжения на электронные ключи соединенные последовательно.
На выходе получаем результат перемножения в виде отсутствия или присутствия определенного уровня напряжения.
Все просто и понятно.
Ничего не понятно. Нарисуйте схему. (Т. к. кажется, что вы что-то путаете.)

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 04:51 
Заслуженный участник


20/08/14
11072
Россия, Москва
Да не, всё правильно, для однобитных чисел операцией умножения будет функция логическое И, одна из реализаций которой и есть два соединённых последовательно управляемых ключа (ну, желательно и с подтяжкой выхода к земле, но это уже частности, их тут ещё много пропущено).
Вот только мне кажется квантовый кубит может перемножать не только однобитные числа, а и многобитные ... И не только перемножать, а вообще "вычислять за раз" произвольную функцию ... Я бы тоже почитал популярное изложение принципов. :-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 12:07 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
Dmitriy40 в сообщении #1220770 писал(а):
два соединённых последовательно управляемых ключа
У ТС не написано «управляемых». (Мне на одинарном слове «ключ» сразу представляется такой рубильничек, которым управляет чья-то рука. Конечно, к ней можно подвести напряжение…)

Кстати, могу кинуть книгой Aaronson S. Quantum Computing since Democritus (2013), но не знаю, насколько хорошая, не совсем читал. Это вроде как раз популярное введение.

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 12:33 
Заслуженный участник


20/08/14
11072
Россия, Москва
arseniiv в сообщении #1220864 писал(а):
У ТС не написано «управляемых».
Написано:
_alex__ в сообщении #1220541 писал(а):
Подаем эти напряжения на электронные ключи
подразумевается подача напряжений именно на управляющий вход ключа. Остальное - детали, тут не описанные, а их ещё много. Ну недостаточно ясно написано, что ж теперь.

Dmitriy40 в сообщении #1220770 писал(а):
Вот только мне кажется квантовый кубит может перемножать не только однобитные числа, а и многобитные ...
Тут я ошибся, не может.
Зато может другое: за один проход вычислений любой функции проверить все возможные входные состояния всех входных переменных и получить ответ на вопрос "какая входная комбинация даст вот такой то результат?". Классической системе придётся проверять каждую входную комбинацию отдельно. Для одного-двух битов это несложно, но если входной вектор измеряется десятками битов ($L$), то вычислять сложную функцию $1$ раз или $2^L$ раз - разница по времени кардинальна.

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 12:57 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
Dmitriy40 в сообщении #1220871 писал(а):
Ну недостаточно ясно написано, что ж теперь.
Ладно, будем считать тот мой пост перебором. :-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 13:16 
Заслуженный участник


20/07/09
4026
МФТИ ФУПМ
Dmitriy40 в сообщении #1220871 писал(а):
Зато может другое: за один проход вычислений любой функции проверить все возможные входные состояния всех входных переменных и получить ответ на вопрос "какая входная комбинация даст вот такой то результат?". Классической системе придётся проверять каждую входную комбинацию отдельно. Для одного-двух битов это несложно, но если входной вектор измеряется десятками битов ($L$), то вычислять сложную функцию $1$ раз или $2^L$ раз - разница по времени кардинальна.
Только результат целиком извлечь не получится.

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 14:23 
Заслуженный участник


21/09/15
998
_alex__ в сообщении #1220541 писал(а):
Пересмотрев много разного материала так и не понял

Хотелось бы, чтобы автор вопроса несколько конкретизировал, что именно не понятно.
Если проблемы с квантовой механикой - советую книгу Иванова "Как понимать квантовую механику".
Более подробно - вот валяется у меня книга - Чивилихи. Квантовая информатика. Учебное пособие. По моему достаточно популярно все изложено.

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 14:43 


03/07/14

12
самое важное, что в электронных вычислениях входные и выходные значения представляются в виде напряжений или токов.
а вычисления производятся с помощью суммирования или вычитания напряжений(токов). упрощенная суть такая.

и вот по квантовым вычислениям мне не понятно:
1) в каких физических виличинах мы подаем исходные значения и вообще в какой системе счисления
2) физический процесс вычисления, как подаются данные на кубиты и как снимается результат
3) в какой физической виличине снимаем результат

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 15:04 
Заслуженный участник


20/08/14
11072
Россия, Москва
_alex__ в сообщении #1220964 писал(а):
в электронных вычислениях входные и выходные значения представляются в виде напряжений или токов.
Кстати не всегда, может быть любой процесс, например изменение ёмкости или индуктивности или сопротивления. Но для простоты да, напряжение или ток.

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 15:40 
Заслуженный участник


21/09/15
998
Для широкой публики (к которой в данном случае причисляю и себя) квантовые вычисления пока не вышли на уровень конкретики.
Пока это можно изучать как математическую теорию в основе которой лежит некое абстрактное понятие - кубит.
В качестве примеров реализации кубита обычно приводят электрон со спином или поляризованный фотон. Более интересный (и вроде бы реально изготовленный) пример - кубит на основе сверх-проводящей петли https://en.wikipedia.org/wiki/Flux_qubit
Еще - слышал о молекулярных цепочках составленных из атомов со спином и помещенных в магнитное поле.
Как задаются исходные значения и снимаются результат - зависит от реализации кубита. По ссылке, которую я указал можете (очень схематично) познакомиться, как это сделано для сверх-проводящего варианта. Для молекулярных цепочек используются методы магнитного резонанса (спины разные и воздействуя определенной частотой можно изменять состояние индивидуального атома).

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 16:11 


03/07/14

12
AnatolyBa в сообщении #1221001 писал(а):
Для широкой публики (к которой в данном случае причисляю и себя) квантовые вычисления пока не вышли на уровень конкретики.
Пока это можно изучать как математическую теорию в основе которой лежит некое абстрактное понятие - кубит.
В качестве примеров реализации кубита обычно приводят электрон со спином или поляризованный фотон. Более интересный (и вроде бы реально изготовленный) пример - кубит на основе сверх-проводящей петли https://en.wikipedia.org/wiki/Flux_qubit
Еще - слышал о молекулярных цепочках составленных из атомов со спином и помещенных в магнитное поле.
Как задаются исходные значения и снимаются результат - зависит от реализации кубита. По ссылке, которую я указал можете (очень схематично) познакомиться, как это сделано для сверх-проводящего варианта. Для молекулярных цепочек используются методы магнитного резонанса (спины разные и воздействуя определенной частотой можно изменять состояние индивидуального атома).

Содержательный ответ, спасибо.
А можно ли квантовые вычисления интерпретировать еще так?
Берем некие наноразмерные объекты с известными квантово-механическими параметрами.
Сближаем их что б они вступили во взаимодействие.
Квантово-механические параметры получившейся системы и отражают результат вычисления.

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 17:00 
Заслуженный участник


21/09/15
998
Это какая-то слишком общая интерпретация. Почти ко всему подходит. И не отражает главного, из-за чего такой интерес к квантовым вычислениям.
А главное это параллелизм вычислений. Который при том необыкновенно возрастает при росте числа кубитов.
И эту особенность можно изучать на абстрактном уровне, не вдаваясь в подробности реализации

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение05.06.2017, 16:17 


03/07/14

12
Главным преимуществом квантовых вычислений называют распараллеливание вычислений с помощью кубитов, которые как бы принимают
множество состояний одновременно.

Какие именно вычисления поддаются такому распараллеливанию? Вычисления чего?
Алгоритм Шора, что еще?

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение05.06.2017, 18:11 
Заслуженный участник


21/09/15
998
Не знаю. Пишут много всякого неправдоподобного. Меня лично алгоритм Шора не интересует (не любопытны мне чужие секреты). А вот всякие вещи связанные с искусственным интеллектом - это интересно. Распознавание образов на основе обучения, принятие решений на основании опыта и т. д.
Но что говорить, младенец то еще в колыбели. А может и не родился еще.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней.  [ Сообщений: 77 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5, 6  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group