En la actualidad, el superordenador más rápido del mundo se ejecuta en 17.59 Petaflops, lo que consume 9 megavatios de electricidad. Un qubit basado en computadora cuántica tiene el potencial de funcionar mucho más rápido para algunas operaciones de un clásico de la computadora sería capaz (como se señala en esta pregunta). De hecho, la clásica de los equipos se enfrentan a un obstáculo importante en el cálculo de la velocidad debido a la inherente capacidad de los componentes. Mi pregunta es: ¿un ordenador cuántico capaz de calcular las cosas más rápido que un clásico de la computadora hacerlo con menos, sobre el mismo, o un mayor poder de atracción para operaciones equivalentes? Tendría que dependen de su aplicación?
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brbdc
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Lo que hace que ordenadores cuánticos poderosos no es su velocidad, sino que son inherentemente masivamente paralelos. Si una máquina tiene $n$ qubits de "almacenamiento de trabajo" entonces puede hacer hasta $2^n$ cómputos paralelos, análogos a un SIMD (sola instrucción múltiples datos) máquina.
Es demasiado pronto para hablar de energía porque ordenadores cuánticos reales no han sido capaces de ir más allá de un pequeño número de qubits.
Si un ordenador cuántico puede ser implementado en todas las cosas, intrínsecamente, muchos órdenes de magnitud más eficiente de la energía para llegar a una solución dada.
Una manera de explicar por qué es que un ordenador cuántico no depende de la entropía en el sentido convencional. En su lugar, que es una especie de "se sitúa" a una solución que socava estándar (entrópico) definiciones de pasado y de futuro. Que es el "enredo" de la parte de la computación cuántica, la parte que no puede ser modelada por cualquiera de los métodos clásicos. Como una analogía aproximada, esa parte es un poco como avanzar hacia una solución muy ligeramente, a continuación, ir atrás en el tiempo un poquito y el inicio del cómputo de nuevo con esa ligeramente mejor resultado. Hacer que un trillón de veces e incluso un intratable factoring problema es solucionable.
He aquí un físico comparación: Imagínese tratando de borrar de un pequeño bloque de granito usando sólo lápiz, gomas de borrar. No suena muy fácil, no? Seguro, usted puede frotar un par de moléculas de fuera del bloque con un borrador de lápiz antes de que el borrador da, pero para hacer todo el trabajo tendría un número incalculable de los siglos, a un increíble costo en términos de gomas de borrar (la "entropía" costo).
Pero ahora imagina que cada vez que termine de frotar un par de moléculas de fuera del bloque de granito, usted consigue ir atrás en el tiempo y repetir el proceso de borrado, esta vez con un poco más pequeño bloque de granito. Usted todavía tendrá que repetir el proceso un inimaginable número de veces para terminar de borrar el bloque de granito, pero dos cosas han cambiado radicalmente: ya no necesita siglos para hacerlo (es muy rápido), y ya no necesita un casi infinito número de nuevas gomas de borrar lápiz para hacerlo (es increíblemente menos entrópico, es decir, los recursos necesarios se han convertido en casi despreciable).
Si todo esto suena demasiado bueno para ser verdad, ahora están recibiendo una pequeña idea de por qué en las décadas ya que @PeterShor primera propuesta de una computación cuántica algoritmo, la posibilidad misma ha remachado de las mentes y de los recursos de muchos de la física, la seguridad y computacional de los investigadores de todo el mundo. Factorización de un enorme número de la realidad por métodos conocidos resulta ser más difícil de borrar bloques de granito utilizando lápiz, gomas de borrar, no es más fácil. De hecho, es bastante fácil de llegar con el factoring problemas que para completar el uso de la informática convencional requeriría intervalos de tiempo que son muchas veces más grandes de toda la historia del universo.
Debo mencionar que la segunda de las "especias" en la computación cuántica es su paralelismo masivo, que es un poco diferente aspecto de la mecánica cuántica que se presenta a menudo como una explicación completa. Esa parte se basa en la idea de que en lugar de ejecutar un solo valor a través de un ordenador (por ejemplo, enviar un "1" bit en un puerto de entrada), la mecánica cuántica permite ejecutar varias entradas a través del mismo puerto en el mismo período de tiempo (e.g, tanto el "0" y "1" los bits, una combinación que se conoce como un qubit). Hacer que con suficientes insumos y usted termina encima de conseguir un enorme y combinatoria aumento en la potencia de cálculo, un aumento que no es nada de que reírse.
Esto es a menudo considerado para ser verdaderamente el "quantum" de la parte de la computación cuántica, porque la idea de que un lugar puede tener varios estados al mismo tiempo es un bien muy cuántica idea. Se llama quantum superpositioning de los estados, y es la característica definitoria de la física cuántica, ya que no tiene ningún superpositioning de los estados, el sistema puede ser descrito por ordinario de la física clásica.
Pero ¿sabes qué? Si un qubit se utiliza sólo de esa manera, eso no es suficiente.
Una manera de entender por qué se piensa en varios estados de ejecución a través de un equipo como la provisión de paralelismo en el espacio. Es decir, en lugar de tener que usar dos equipos en paralelo al proceso de "0" y "1" entradas al mismo tiempo, utilice sólo un equipo con un "0" y "1" los bits superpuestas en el mismo lugar en el espacio. Voila! Has salvado a todo el espacio y el requisito de energía potencialmente muchos, muchos equipos que se ejecutan en paralelo, realizando las mismas tareas en sólo uno.
Pero piensen en el ejemplo dado anteriormente. El poder para borrar el bloque de granito no venía de ser paralelas en el espacio, pero de forma paralela en el tiempo. Es decir, en cada iteración de la goma de borrar se "amontonan" por lo que tomó lugar durante el mismo fragmento de tiempo, no sólo de espacio.
Tiempo paralelismo surge sólo cuando usted comienza a considerar el curioso efecto de enredo, que juega malas pasadas ordinario conceptos de tiempo, proporcionando efectos que son "instantáneo" a través de distancias en el espacio. La relatividad dice cosas muy extrañas acerca de lo que no funciona así, ya que hace que el espacio y el tiempo intercambiables.
Así, el resultado final es este:
Cualquier tipo de ordenador cuántico será más eficiente, ya que va a utilizar las formas de paralelismo que no invocar la entropía de los costos de muy gran número de equipos.
El más poderoso de los diseños por ordenador cuántico son paralelas en tanto el espacio y el tiempo, una combinación que permite prácticamente inimaginable niveles de cálculo en la que tendrá lugar dentro de muy pequeños volúmenes de espacio y tiempo.
Por FAVOR NOTA: Peter Shor definitivamente participa en este grupo, y me frota la lámpara mágica que antes cuando tenía que poner un signo en la frente de su nombre.
Por lo tanto, si el Profesor Shor debería aparecer (¡Uy!), Yo por la presente abdicar de cualquier y todo lo que acabo de decir a cualquier y todo lo que el Profesor Shor puede decir. El desprecio y el ridículo son de hecho totalmente bienvenido, si procede, y si las repartieron simplemente me hacen decir "genial amigo, gracias!"
