Apakah Quantum Computer analog?

Kami dulu memiliki komputer analog beberapa dekade yang lalu. Komputer modern adalah Digital. Bagaimana dengan komputer Quantum? Apakah itu analog atau digital? Saya menanyakan hal ini karena qubit dapat menjadi banyak hal pada saat yang bersamaan.

Tidak, komputer kuantum tidak sama dengan komputer analog (setidaknya pada prinsipnya).

Komputer analog mensimulasikan masalah (matematika) yang harus diselesaikan dengan membangun sistem fisik yang mematuhi batasan / hukum yang sama dengan masalah matematika. Jawabannya diperoleh dengan mengamati dan mengukur perilaku simulasi fisik. Keakuratannya adalah dari simulasi (mungkin ada efek parasit), akurasi kondisi awal, pengaturan parameter masalah khususnya, dan pengukuran pada hasil.

Akurasi juga dapat dibatasi oleh rentang skala penerapan fenomena yang digunakan untuk simulasi. Misalnya, jika jawabannya diberikan oleh level air di beberapa wadah, Anda mungkin dibatasi oleh efek kapilaritas (yang dapat dipertanggungjawabkan sampai batas tertentu) dan oleh fakta bahwa mengukur ketinggian air dengan lebih akurat daripada diameter suatu Molekul mungkin tidak terlalu berarti.

Dulu saya berpikir bahwa perbedaan utama adalah bahwa komputasi analog pada prinsipnya didasarkan pada simulasi hukum berkelanjutan, yang melibatkan real, sementara komputasi digital beroperasi secara eksklusif pada set yang dapat dihitung. Tetapi, dalam terang pengetahuan saat ini dalam teori komputasi, perbedaan ini mungkin naif karena saya menduga bahwa fisika dapat diformalkan juga hanya dengan menggunakan real yang dapat dihitung , yang hanya ada angka yang dapat dihitung.

Komputasi kuantum terutama akan memungkinkan Anda untuk melakukan beberapa komputasi digital secara paralel (untuk menyatakannya secara sederhana). Itu selalu merupakan produk silang yang terbatas dari beberapa perhitungan, dan karenanya tetap berada dalam ranah yang dapat dihitung. Anda mungkin menganggapnya sebagai konstruksi lintas-produk dari sebuah robot yang mensimulasikan dua atau lebih perhitungan automata yang lebih sederhana (walaupun itu bahkan kurang umum dari itu dari apa yang saya pahami). Konstruksi produk silang terbatas ini tidak pernah meninggalkan ranah yang dapat dihitung.

Secara umum, komputasi kuantum dianggap sebagai komputasi digital, namun ada varian komputer kuantum yang disebut "komputer variabel kontinu kontinu" atau CVQC, yang dapat dianggap sebagai komputer analog. Saya percaya mereka terutama digunakan dalam simulasi kuantum, tetapi mereka bukan sesuatu yang telah saya pelajari, jadi saya tidak tahu lebih banyak tentang mereka daripada akronim.

Dengan itu, ada hal-hal tentang komputer kuantum "digital" yang tampak sangat analog. Misalnya, Anda mulai dengan register kuantum di keadaan dasar, dan kemudian Anda mengembangkan keadaan secara unitarily, dan akhirnya mengukur keadaan.

Dalam beberapa hal, Anda mulai dengan susunan bit klasik zero-out, dan diakhiri dengan array bit klasik yang merupakan hasil perhitungan, tetapi evolusi kesatuan di antara keduanya tampak sangat analog. Mereka harus dimodelkan dengan matriks yang kompleks, dan keadaan yang dihasilkan dari transformasi kesatuan memiliki amplitudo nyata, dll. Tetapi karena outputnya jelas digital, kami menganggapnya sebagai perhitungan digital.

Jika kita dapat "mengukur" spin elektron dengan sumbu (misalnya) dan mendapatkan nilai riil yang berubah-ubah, maka komputasi kuantum akan menjadi analog ... Tetapi kemudian kita akan hidup di alam semesta lain, bahkan dengan fisika yang lebih aneh: P

Sementara sebagian besar skema untuk membuat komputer kuantum melibatkan teknik digital, memang ada beberapa perangkat analog yang disebut komputer kuantum adiabatik (AQC). Lihat digital akan membuat komputer kuantum analog dapat diperbesar | Ars Technica untuk lebih jelasnya.

Lihat juga Kolokium: Anil kuantum dan komputasi kuantum analog

Saya yakin saya mengerti dasar pertanyaan Anda: Informasi yang dikodekan dalam satu bit di komputer modern biasa dapat dijelaskan oleh dua nilai (biner), umumnya ditulis sebagai 0 atau 1 atau (lebih baik untuk titik yang dipermasalahkan) sebagai +1 atau -1. Namun, jika Anda mau, ini dapat digambarkan secara grafis sebagai sesuatu yang berada di kutub utara atau kutub selatan bola mirip Bumi. Ini akan menjadi cara rumit yang tidak perlu untuk menggambarkan bagaimana sedikit menyimpan informasi, tetapi itu sah. Akankah navigator repot menggunakan globe analog jika mereka hanya ada di dua kutub?

Informasi yang dikodekan dalam komputer kuantum tidak dapat ditulis sebagai +1 atau -1, pada dasarnya karena informasi yang dikodekan dalam qubit (komputer kuantum yang setara dengan bit) dapat memiliki nilai antara +1 dan -1. Salah satu cara menggambarkan ini adalah pada bola yang, seperti bola dunia, memiliki tanda lintang dan bujur analog.

Bola semacam itu dapat berupa bola Bloch, sebuah bola satuan yang dipinjam dari geometri bola dan trigonometri padat. Kita bisa memberikan garis garis lintang dan bujur seperti itu. Yang buruk baru adalah bahwa pengkodean titik antara kutub sekarang memerlukan trigon yang kurang dikenal dan bilangan kompleks. Kabar baiknya adalah bahwa setiap poin seperti itu dapat dievaluasi dengan jelas, termasuk untuk menggambarkan informasi yang dikodekan dalam qubit. Ya, pada dasarnya bola Bloch ini menyerupai globe yang jelas-jelas analog! Dalam hal ini saya setuju; komputer kuantum dapat dibayangkan mengandalkan alat matematika analog.