Квантовые вычисления (квантовый компьютер)

[mihaild]

amon в сообщении #1564617 писал(а):

Я тут давал ссылку на статью, где причины скепсиса по поводу квантовых компьютеров изложены достаточно ясно.

Там указаны конкретные проблемы, на это есть ответы тоже реальных ученых, на эти ответы есть ответы и т.д. Я легко готов согласиться, что это вопрос сложный. Я пока не вижу причин писать на форуме "это точно невозможно" как будто это общеизвестно на уровне вещей из учебников для первого курса.

Кстати, на предпоследней странице из результатов - "еще не разложили на множители число 15 с помощью алгоритма Шора". В прошлом году разложили даже 21 :)

[talash]

maximav в сообщении #1564611 писал(а):

Добавить можно еще и так называемый коллапс состояния при измерении. Это вообще - чушь, хотя и научная.

Интересует глубина чуши. Одиночный фотон распространяется, как волна, но реагирует точечно. Отсюда волновая функция и её коллапс. Здесь тоже неправда? А как на самом деле?

[qbit]

B@R5uk, согласен с вами, что maximav тролль, но я бы не назвал его тонким. В чем его тонкость? Смотреть на факты и говорить, что это заговор ученых по обдурманиванию правительства по выделению денег? Вот так фартануло! Я примерно 29 лярдов USD насчитал по всем странам. Китай, Германия, Франция, США, Англия, Индия, Канада, Евросоюз - это все кто более 1 млрд USD вложил в национальные программы по этой тематике или анонсировал вложение.

amon, вам я приводил пример, где дана фактическая ошибка и их там не одна. Например, см. стр. 42. После слов "The observable outcome can be summed up as follows:". Готов привести примеры, если после прочтения тех "observable outcome" вам не станут самоочевидны фактические ошибки. mihaild Правильно подметил одну из ошибок.
При внимательном прочтении, можно увидеть, что автор в тех местах, где не ошибается, даёт осторожные оценки и после удаления ошибок остаётся вполне неплохая обзорная работа.

-- 13.09.2022, 10:57 --

"No, we will not have a quantum computer. Instead, we might have some special-task (and outrageously expensive) quantum devices operating at millikelvin temperatures".

Автор делает вид или не знает, что физические архитектуры квантовых компьютеров давно не только устройства работающие при низких температурах. Вполне себе отлично поживают фотонные реализации от китайских товарищей.
https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_op ... _computing
Есть разбор эксперимента 2020 года на англ https://www.youtube.com/watch?v=dJO6Esiquu4

[maximav]

mihaild в сообщении #1564613 писал(а):

Я не особо интересовался, как вообще предлагается физически реализовывать квантовые схемы, меня больше математика интересовала, но всё же, где первая проблема - реальные физические состояния не описываются запутанными кубитами? или нужные операторы не реализуемы вообще?

Понимаете, в том то и дело, что с математикой проблем нет, но ... $|\psi\rangle$ - не есть реальное физическое состояние, как вы пишете. Это квантовое состояние. Не классическое. Это элемент гильбертова пространства. Разница колоссальна! Здесь попросту нельзя разговаривать языком классических смыслов. Как говорил кто-то из известных: "квантовые явления происходят не в гильбертовом пространстве". Грубо говоря, в классическом понимании, там ничего не существует и у нас нет почвы под ногами, хотя есть математика и она надежна. Поэтому-то ответа на вопрос ТС, как он ожидает услышать, просто не существует; квантовые состояния не существуют (не гоните сюда философскую болтовню).

Унитарные операторы (квантовые схемы) - это, если вкратце, быстрые (за микросекунды) физические переключения интерферометрических лазерных схем, но далее важны детали. Да, теория имеет дело с запутанными кубитами - векторы тензорных произведений. Не проблема. Проблема с тем, КАК вы переводите (в мельчайших деталях) все математические значки теории в то, что видит экспериментатор; опять же в деталях! Даже то, ЧТО он наблюдает, а что воображает что наблюдает, тоже должно подробно прописать. А этого как раз нет, поскольку упирается в давнюю проблему смысла объекта $|\psi\rangle$, т.е. как его математику вытащить из эксперимента. Ответа никто не знает, а вот спекуляций вокруг хоть отбавляй. Верить в параллельное существование "живого" и "мертвого" кота - основа квантового параллелизма - и есть ошибка. А интерпретации только усиливают ее, так как создают иллюзию понимания.

Математики/теоретики думают, что экспериментаторы сделают осязаемыми их математические закорючки, а экспериментаторы думают, что математики/теоретики знают, откуда эти закорючки берутся. Обе стороны ошибаются. Теоретики не смотрят критично на то, что их творения пока еще почти в буквальном смысле - математические закорючки. Работают, но откуда берутся - никому не известно. А экспериментаторы, воображают, что создадут теоретикам, что те захотят. Только подгони теорию. Увы ... А дитя без глазу

mihaild в сообщении #1564613 писал(а):

... или реализуемы, но с недостаточной точностью?

Здесь и без вопросов о точности проблем хватает. Вопрос принципа. Хотя дьяконовские $10^{-200}$ уже само по себе убойный аргумент.

Короче, ответ на заглавную тему ветки уже дан. Алгоритм, он на то и алгоритм, чтобы не задумываясь делать шаги, которые представляют собой математические названия. А вот превращение этих названий (с физическими украшательствами типа "одновременно, сложить, ...") в лабораторные акты - это ужасная мешанина интуиции, воображения и мат.формализма. И до тех пор пока на пошаговом уровне не будет прописан переход [математические схемы] -> [элементарные экспериментальные акты], понимание будет на уровне веры в то, что там что-то вычисляется.

Мне верить в это не надо. Я уверен, что там ничего параллельного не происходит. Подробности же о том как понимать или не понимать ту же интерференцию, это тема другой ветки. И она про КМ, а не квантовые вычисления. То же и про коллапс, нелокальность и др. Коллапс, так это вообще эпидемия среди научного сообщества. Не вижу средств по излечению в ближайшее десятилетие. Так массы и будут думать, что волновая функция "была здесь, полетела от Боба к Алисе, а потом редуцировалась" ... И всякая подобная ахинея, "разъясняемая" в учебниках.

mihaild в сообщении #1564613 писал(а):

Про коллапс я ничего не знаю, но в квантовых алгоритмах используется то, что при измерении в некотором базисе мы получаем каждый возможный результат с вероятностью, ...

Для математика все эти слова про "измерение" и "вероятность" выглядят быть может самоочевидными, вполне убедительны и респектабельны (аксиомы Колмогорова). А вот на практике за ними скрыта туева куча деталей, в которых зарыты собаки. Про них Дьяконов и вещает. Вероятность - это полнейшая эфемерность с точки зрения эксперимента. Я бы сказал - глубоко насыщенное философское пустопорожие. А горы литературы на эту тему и всякие QBism-болтуны - тому подтверждение. Параллельные миры - туда же.

Реально, экспериментатор собирает статистику с фотодетекторов, а вероятность - это соответствующие частотности. ВСЁ! И больше ничего. Как ни изголяйся. Никто там не летает, не коллапсирует и никакие волны там не интерферируют, чтобы "реализовывать для нас быструю вычислялку". Это все теоретические воображалки (математические структуры, если точнее), а не реальные события-акты. Именно в их терминах ТС хочет увидеть ответ на свои вопросы. Эти воображалки нельзя отождествлять с тем, как, скажем, работает классический процессор на частоте. То есть, когда происходят переключения реальных состояний регистров: нолики и единички. Вместо этого вам предлагают, что там унитарно полетало нечто воображаемое, арифметически и параллельно понапоскладывалось само с собой, нашло период воображаемой функции, а потом сколлапсировало в нетривиальный фактор-множитель числа ... с вероятностью. Ну-ну ...

mihaild в сообщении #1564620 писал(а):

Я легко готов согласиться, что это вопрос сложный. Я пока не вижу причин писать на форуме "это точно невозможно" как будто это общеизвестно на уровне вещей из учебников для первого курса.

Конечно это не общеизвестно. Но это не значит, что у скептика религиозная вера или он алтернативщик (хотя, наверно так и получается). Скорее наоборот, квантовые оптимисты верят в то, что там имеет место некий одновременный параллелизм, да еще и континуальный (Дьяконов!), а горстка скептиков, нечто вроде воинствующих атеистов, против. И Дьяконов, условно говоря, высказался бы здесь на форуме, полагаю, именно так: "это точно невозможно". Он так и пишет: "Never". У меня тоже нет сомнений. За этим всем - убеждения, а не вера.

Вопрос сложный из-за процедуры проверок и сопоставлений. Что там реально делают эти все черные ящики катастрофически трудно проследить, хотя произносятся известные слова: выборка, наблюдаем, перебрали, замерили и т.д. (я и сам иногда пытаюсь через это пробиться, no avail ...). Кстати, именно об этом сразу отписались люди из INTEL или IBM в ответ на первое заявление о превосходстве от Google: вопрос о сопоставлении "ихнего квантового" и "обычного компьютерного" - чрезвычайно сложный и не решенный. Короче, они объявили на радость Прескиллу "ура, супрематизм!", а сопоставление со стандартным вычислителем (черт в деталях!) заметают под ковер. Пусть, мол, сами разбираются.

Нетрудно догадаться, в каком направлении будет двигаться риторика дальнейших "достижений". Что сейчас, что дальше, - это типичные рассказки про специфичность задач, непрактичность приложений, доказательств обоснованности теоретических разработок и т.д. Именно вокруг подобного кормления завтраками и будут последующие "продвижения" в области КК (не смешивать с квантовой информатикой вообще). Для получения финансирования конечно. Давать деньги им, кстати, надо. Я - за. Алхимики в свое время пользы много принесли - науку химию создали. Так что квантовое сообщество просто должно поперебеситься, а потом успокоиться. Плохо, что про Дьяконовых не вспомнят, а полки апологетов со временем сами тихо смотаются или перекрасятся. Как в свое время коммунисты перекрасились в ученых-политологов. А получится, что как бы ничего и не было. Не порядок, однако.

[mihaild]

maximav в сообщении #1564790 писал(а):

Унитарные операторы (квантовые схемы) - это, если вкратце, быстрые (за микросекунды) физические переключения интерферометрических лазерных схем, но далее важны детали.

Квантовые схемы (в смысле квантовых алгоритмов) - это не просто унитарные операторы, а выраженные через некоторые базовые, причем выражение должно быть коротким. А времени там вообще никакого нет.

maximav в сообщении #1564790 писал(а):

Вероятность - это полнейшая эфемерность с точки зрения эксперимента

Простите, тут я склонен больше верить Фейнману чем вам с Дьяконовым [да, я подозреваю, что вы не опровергаете Фейнмана, но тогда наверное стоит использовать слова в том же смысле, что и он]:

ФЛФ-8 писал(а):

первый общий принцип квантовой механики заключается в том, что вероятность того, что частица достигнет точки $x$, выйдя из источника $s$, может быть численно представлена квадратом модуля комплексного числа ...

maximav в сообщении #1564790 писал(а):

Реально, экспериментатор собирает статистику с фотодетекторов, а вероятность - это соответствующие частотности. ВСЁ! И больше ничего.

Так нам больше ничего и не надо. Только посэмплировать из некоторого хитрым образом получающегося распределения. А из некоторого чуть менее хитро получающегося распределения (но вроде бы всё равно сложно генерирующегося на классическом компьютере) сэмплировать уже умеют.

(Оффтоп)

Обсуждение политических вопросов и распределения бюджетов предлагаю оставить для других мест.

[zykov]

mihaild в сообщении #1564794 писал(а):

А времени там вообще никакого нет

А как без времени?
Кубиты же надо хранить. Вычисление, кроме тривиального, тоже не за один шаг производится. Там много шагов производится.
А со временем идёт и декогеренция.

[qbit]

maximav в сообщении #1564790 писал(а):

И всякая подобная ахинея

Ахинею вы сами только что написали. Параллелизма не видите? А если получше посмотреть? Может надо с формулами дружить, а не с пространными рассуждениями о природе существования вероятностей? Пока философия "shut up and calculate" даёт результат, она будет использоваться. А не что-то ещё.

Вот достаточно свежее исследование с подтвержденными результатами. Если хватает знаний, можете прочесть или посмотреть. А если сильно хватает, можете и повторить.
https://arxiv.org/pdf/2112.00778.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=5K8zmMABK6E

[zykov]

qbit
А Вы вообще в физике разбираетесь? Где-то изучали физику после школы?
Или просто про квантовые компьютеры поначитались?

[qbit]

zykov в сообщении #1564982 писал(а):

qbit
А Вы вообще в физике разбираетесь?

Да. Мне лично нет никаких проблем понять что такое амплитуда вероятности. Давал уже ссылку на вики-статью, но если её недостаточно для понимания, вот есть весьма популярное изложение основ КМ в книге М.Г.Иванова "Как понимать квантовую механику". Глава 3 в частности.
https://en.wikipedia.org/wiki/Probability_amplitude
https://chembaby.ru/wp-content/uploads/ ... %D1%83.pdf

Вы если хотите что-то по существу сказать - говорите. Очень желательно со ссылками. Я все свои посты сопровождаю ссылками.

Ваш вопрос к моей персоне связан с тем, что я отзеркалил слова maximav? Так это его слова, а не ваши, разве нет?

Я готов обсуждать физику с формулами, статьями и ссылками на работы. Хотя, возможно, это будет не совсем уместно ввиду темы топика. Но предположим, что знание основ КМ поможет кому-то "увидеть" где же тут параллелизм, а не читать про "эпидемию среди научного сообщества".

[zykov]

Вот Вы писали

qbit в сообщении #1564959 писал(а):

Вот достаточно свежее исследование с подтвержденными результатами. Если хватает знаний, можете прочесть или посмотреть. А если сильно хватает, можете и повторить. https://arxiv.org/pdf/2112.00778.pdf

Можете своимим словами (в рамках одного параграфа) изложить, в чём основной результат этой статьи, что в ней такого интересного?

[qbit]

zykov в сообщении #1565153 писал(а):

Можете своимим словами (в рамках одного параграфа) изложить, в чём основной результат этой статьи, что в ней такого интересного?

Заявлено 3 класса задач в области предсказания поведения квантовых систем с использованием алгоритмов машинного обучения, которые решаются (строго доказанные теоремы) квантовыми компьютерами (алгоритмами) более эффективно. Можно ещё добавить, что задачи эти не бесполезные. Правда не в бытовой сфере, как задача комивояжера или рюкзака, а в научной. Это было бы, ожидаемое квантовое превосходство с реальной задачей, но нет. Эксперимент был сделан на 40 кубитах, которые вполне эмулируются обычными компьютерами.

В статье также обыгрывается понятие квантовой памяти именно(!) в том смысле, о котором так иронично звучало ранее

maximav в сообщении #1564790 писал(а):

Вместо этого вам предлагают, что там унитарно полетало нечто воображаемое, арифметически и параллельно понапоскладывалось само с собой, нашло период воображаемой функции, а потом сколлапсировало в нетривиальный фактор-множитель числа ... с вероятностью. Ну-ну ...

Где-то грубова-то написано, но в целом верно. Именно в Гильбертовом пространстве и сохраняются квантовые состояния с которыми можно оперировать. После таких операций и появляется конкретный результат, который, кроме того что решает задачу, решает её ещё и доказано эффективнее в определенном классе задач. Всё это напрямую продемонстрировано и следует из этой статьи.

Скепсис насчёт использования вероятностей maximav похож на скепсис школьника 8 класса, который первый раз услышал про комплексное исчисление. Но ничего, если будет хорошо учиться, то такой гипотетический школьник узнает про формулу Эйлера и успокоится.

Давно предсказывалось значительное преимущество в использовании QC в ML, которое некоторое время уже изучается как QML. Есть даже в ру-нете интузиасты, которые развивают это направление. https://ods.ai/tracks/qmlcourse
В данной статье же продемонстрированы практические подходы с примерами опенсорс кода на Python https://github.com/quantumlib/ReCirq/tr ... rq/qml_lfe , наряду с 13 теоремами и 8 леммами.

В целом, статья состоит того, чтобы прочитать хотя бы основные 6 страниц. Остальные 46 стр. это выкладки, подтверждающие слова в этих первоначальных страницах.

[maximav]

mihaild в сообщении #1564794 писал(а):

Простите, тут я склонен больше верить Фейнману чем вам с Дьяконовым [да, я подозреваю, что вы не опровергаете Фейнмана ...]:

Пардон, но в науке вообще ничему верить нельзя (или есть кто против этого?). А "названия" Фейнман, Эйнштейн ..., как исходный посыл в рассуждениях, просто запрещен. Смотреть надо на аргументы. Фейнман, в этом отношении, как раз-таки еще тот прагматист. Спроси его поконкретнее, и он, без сомнения, тут же произнесет слова про статистические данные и отбросит всю лабуду про нечастотностный смысл вероятности и, тем более, про веру, склонность, параллельные вселенные и прочие современные "галиматические достижения" (вот бы людей с LHC "натравить" на вероятность). Тем более, как известно, Фейнман был очень скептичен ко всем этим разговорам про основания. Он предложил формулировку КМ как модель "летающих частиц" и она работает. В том числе и в более общей КТП. Хотя многие догадываются и понимают математически, что все эти понятия "частица", "летает" и т.п. давно есть условности и их надо пересматривать в контексте "разыскиваемых" более фундаментальных основ КТ. Этим он [Фейнман] не занимался, но когда предлагал свою идею квантовых вычислений, видимо не осознавал, что затрагивать придется именно самый что ни на есть фундамент теории (и даже философию), а не предлагать некую новую модель (simulating the quantum by a computer). Увы, но типичный и вполне хороший научный метод манипуляции формулами подвел здесь и его. До него на этом "пролетели" Эйнштейн (единая теория поля без квантов и идей о расслоениях), Дирак (формальная игра уравнениями и "квантование второй раз") и наверно другие. Гляньте, например, лекции Фейнмана по квантованию гравитации. С нынешних позиций - это достаточно безынтересные спекуляции формулами, за которыми нет особо серьезных идей. С бухты-барахты, т.е. играя математикой и игнорируя то, о чем я писал выше, в квантах не пройдет. Не случайно кто-то хорошо сказал в блоге (кажись Aaronson), что либо мы построим КК, либо придем к радикальному переосмыслению самих основ КМ. Я склоняюсь (пардон за пафос) к тому, что когда квантовое сообщество осознает невозможность КК, эта деятельность не просто затухнет, а станут ясны принципиальные ошибки формального операционализма "одновременностями". Это намного труднее, чем продираться через формулы и решать воображаемые квантовые задачи математикой. Но проникшие в физику методы современного пиара - это серьезное препятствие. Ничего не поделаешь. Факт .

mihaild в сообщении #1564794 писал(а):

... наверное стоит использовать слова ...

ФЛФ-8 писал(а):

первый общий принцип квантовой механики заключается в том, что вероятность того, что частица достигнет точки $x$, выйдя из источника $s$, может быть численно представлена квадратом модуля комплексного числа ...

Это у него скорее общая фраза. Первые принципы - это не квадрат $|c|^2$, а суперпозиция состояний и наблюдаемые как операторы. "Частица", "достигнет", "точка $x$", "источник $s$" и т.д. - это все слова для облегчения "въезжания в предмет". Въехать можно (и нужно) и без них.

[mihaild]

maximav в сообщении #1565351 писал(а):

А "названия" Фейнман, Эйнштейн ..., как исходный посыл в рассуждениях, просто запрещен

Когда мы обсуждаем вещи, настолько хорошо известные, что их пишут в учебниках для студентов - то разрешен. Спорить с (хорошими) учебниками - это либо в arxiv, либо в пургаторий.

maximav в сообщении #1565351 писал(а):

тут же произнесет слова про статистические данные и отбросит всю лабуду про нечастотностный смысл вероятности

Так нам и в квантовых вычислениях достаточно частоты. Если мы проведем вычисление много раз, то хотя бы в 2/3 случаев будет правильный ответ.

maximav в сообщении #1565351 писал(а):

Первые принципы - это не квадрат $|c|^2$, а суперпозиция состояний и наблюдаемые как операторы

Тем не менее Фейнман почти всё излагает без операторов (в явном виде вводит их только в конце 9 тома).
В любом случае, тут важно не что "первое", а что Фейнман вполне говорит о вероятности.

[Doctor Boom]

maximav в сообщении #1564790 писал(а):

Понимаете, в том то и дело, что с математикой проблем нет, но ... $|\psi\rangle$ - не есть реальное физическое состояние, как вы пишете.

Это реальное физическое состояние, которое можно узнать не только из квантовой голографии, но и из слабых измерений без радикального разрушения исходного состояния (что похоже на обычную фотографию). Т.е. волновая функция становится все реальнее и реальнее

maximav в сообщении #1564790 писал(а):

Реально, экспериментатор собирает статистику с фотодетекторов, а вероятность - это соответствующие частотности. ВСЁ!

А эти частотности нельзя проверить на случайность с помощью кучи тестов?