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




На страницу 1, 2, 3, 4, 5, 6  След.
 
 Объясните квантовые вычисления
Сообщение31.05.2017, 16:17 
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.

 
 
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение31.05.2017, 19:19 
_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.)

 
 
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 04:51 
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. :-)

 
 
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 12:07 
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.

 
 
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 12:33 
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.

 
 
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 12:57 
Dmitriy40 в сообщении #1220871 писал(а):
Ну недостаточно ясно написано, что ж теперь.
Ладно, будем считать тот мой пост перебором. :-)

 
 
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 13:16 
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.

 
 
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 14:23 
_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.

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

 
 
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 15:04 
_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.

 
 
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 15:40 
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).

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

 
 
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение01.06.2017, 17:00 
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

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

 
 
 
 Re: Объясните квантовые вычисления
Сообщение05.06.2017, 18:11 
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.

 
 
 [ Сообщений: 77 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5, 6  След.


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