До последнего времени тема квантовых вычислений воспринималась мной как что-то непонятное, отдаленное и малодоступное: квантовые компьютеры (и даже калькуляторы) в магазинах не продаются. Но покопавшись немного в инете, я обнаружил удивительную вещь: написать "программу" для квантового компьютера и прогнать ее, как на эмуляторе, так и на реальном квантовом компьютере - вещь более, чем доступная. В частности, такую возможность всем желающим предлагает, например, IBM (про других не в курсе).
То, как первоначально войти в тему запуска квантовых "алгоритмов" на сайте IBM, довольно понятно излагает парень в двух роликах (раз, два). Там, на IBM-овском сайте довольно подробная документация и по системе, и по теории. Кроме того, имеется на Хабре серия статей на тему квантововычислительного ликбеза. Там продвигается другой инструментарий программирования, от Майкрософт. Если есть желание въехать глубоко, куча серьезной литературы. Вот то, что попалось первым: Нильсен-Чанг, Прескотт1т, Прескотт2т.
Несмотря на то, что, в свое время интересовался темой и квантмеха, и квантовых вычислений (чисто умозрительно), столкновение с реальной теорией и работой схем очень сильно поворачивает мозги. В общем, тем, кто склонен к физике, программированию, математике, крайне рекомендую. Хороший вызов для классического здравого смысла. 
Комментарии
Перебор становится все быстрее, а ИИ все дальше от человека.
А как далека от человека, свое время, была тема деления атомного ядра...
Так же, как и сейчас. Не только лишь все могут позволить себе это деление.
Зато некоторым (не только лишь всем) оказались доступны тепло и свет (в разной форме).
А сколько десятилетий человеку близка тема управляемого термоядерного синтеза?
До сих пор как до Луны раком и просвета не видно!
И так бывает.
"это другое"
Деление ядер возможно и в звездах, хотя, конечно, там в основном синтез. Делить ядра и решать задачки перебором - это достижения сугубо человеческого "гения".
Не научись, в свое время, наши, советские ребята правильно делить ядра, нашим предкам очень несладко пришлось бы.
Сути дела не меняет: все достижения человеческого гения _идущие против природы_ ведут в адЪ.
И не говорите! Всем нам давно пора заворачиваться в саван и тихо ползти на кладбище. Тихо для того, чтоб не создавать паники.
Природа создала нас с большим запасом прочности) Но добровольно в ад лучше не соваться.
Странно это. Я слышал что это всё симуляторы. А реально квантовые алгоритмы ограничены раз-два и обчёлся. Алгоритм Шора и... всё. То есть попросту нельзя написать любую программу для квантового компьютера. Так что похоже бизнесмены приспособились втюхивать пиплу фейки.
А смысл втюхивать забесплатно? У меня такого впечатления не сложилось, что фейк. Тем более, что функция эмулятора доступна прямо при составлении схемы. Там целый парк конкретных компов (с именами, разным числом кубитов), к ним очереди заданий. Если фейк, то какой-то очень развесистый и натуралистичный.
В принципе и линукс тогда тоже фейк, он же бесплатный. Хотя и развесистый, и натуралистичный.
Заковыристо выразились. Линукс - бесплатный и не фейк, значит, можно допустить по аналогии, что и кванткомп, раз бесплатный, то не фейк.
Нет, это исключительно про странный аргумент, что "А смысл втюхивать забесплатно?". Немало чего втюхивают забесплатно. Это один из способов продвижения нового и непривычного для ознакомления и для создания новых рынков... А потом бац - и начали домохозяйки покупать квантовые компьютеры. Просто потому, что Алиса начала толковые вещи говорить с "квантовым" сопроцессором)
По Вашему, подальше держаться от всякой зауми?
Что одному заумь, то другому норма. Такие вещи нельзя определить теоретически. Показывают всем и всем дают возможность потрогать бесплатно, чтобы выяснить, многие ли готовы расстаться с деньгами, если дать вот такое же, но с производительностью на несколько порядков больше.
Смысл - донаты, гранты, шпионаж...
А пока это всё никакого практического смысла не имеет. Ещё никто в мире не решил практически нерешаемую на классическом компьютере задачу на квантовом компьютере. Но тему и перспективность уже все просекли и потому вкладываются очень щедро. Так что это не они вам а вы забесплатно на них работаете.
Сейчас состояние таково что ну очень слабо понятно что с этим вообще делать. Наподобие этой кажется Склодовской-Кюри, которая там типа радий в кармане носила, вообще нихрена в этом не соображая, а потом померла от радиации. Первой в мире?
Вот и вы тот подопытный кролик, который может какую-нибудь идею принести хозяевам. Думая что ему забесплатно подарили возможность попахать чужое поле.
Я забесплатно учусь. Не учиться? Назло бабушке уши морозить?
Из того что вы лично ничего не платите за учёбу вовсе не следует что например ваши родители её не оплатили. Или другие люди из своих налогов. Или вообще милейший дядюшка Сорос.
Запомните: бесплатный сыр бывает только в мышеловке.
Это же касается и "бесплатных квартир в СССР", и прочего типа бесплатного.
У Чехова есть рассказ "Человек в футляре". Любимая фраза главного героя "Как бы чего не вышло".
>>Алгоритм Шора и... всё.
По большей части есть только два сколько-нибудь полезных на практике квантовых алгоритма, которые дают заметное преимущество над классической машиной. Это квантовое преобразование Фурье и алгоритм Гровера. Почти любой другой сколько-нибудь полезный квантовый алгоритм почти всегда сводится к одному из двух перечисленных.
P.S. Алгоритм Шора строится на специфическом варианте квантового преобразования Фурье.
А Вы матчастью хорошо владеете? Можно вопрос задать?
А Вы матчастью хорошо владеете?
Надеюсь, что в достаточной мере. Все же рассматриваю эту область как часть своих научных интересов и занимаюсь её в рамках профессиональной деятельности. В основном правда больше вопросами квантовых симуляторов, т.е. алгоритмов решения уравнения Шредингера с помощью квантового компьютера.
У меня вопрос примитивный. Операция CNOT может создавать запутанную пару, не влияя на управляющий кубит. Мало того, таких "копий" можно изготовить много. Потом с этими "копиями" можно по всякому экспериментировать. Разве это влияет на исходный кубит? Почему это не является копированием, где прокол? Как это противоречит теореме о невозможности клонирования?
Операция CNOT может создавать запутанную пару, не влияя на управляющий кубит.
Это не совсем так. Не влияет она только когда действует на один из базисных векторов. Т.е., например
|0> CNOT |1> = |0>|1>
|1> CNOT |1> = |1>|0>
А если управляющий кубит находится в состоянии произвольной суперпозиции - очень даже влияет. Например
(a|0>+b|1>) CNOT |1> = a|0>|1> + b|1>|0>
Обратите внимание, что в последнем случае конечное состояние пары кубитов a|0>|1> + b|1>|0> после операции CNOT невозможно представить в виде (a|0>+b|1>)|x>, где x> - произвольное состояние второго кубита. А значит в этом случае нужно считать, что состояние управляющего кубита все же изменилось.
Мало того, таких "копий" можно изготовить много.
Для произвольного состояния управляющего кубита (если оно не совпадает с базисным) - нельзя. Подействовав на третий кубит операцией CNOT c тем же управляющим кубитом вы получите состояние третьего кубита не совпадающее с тем, которое получалось при действии CNOT на второй кубит. Пример
[(a|0>+b|1>) CNOT |1>]CNOT |1> = [a|0>|1> + b|1>|0>]CNOT |1> = a|0>|1>|1> + b|1>|0>|0>
Состояние a|0>|1>|1> + b|1>|0>|0> и a|0>|1> + b|1>|0> не тождественны. Более того, очевидно, что состояние a|0>|1>|1> + b|1>|0>|0> невозможно представить в виде |y>|x>|x>. Соответственно, никакого копирование при этом не происходит.
Потом с этими "копиями" можно по всякому экспериментировать.
Для произвольного значения управляющего кубита никакого копирование попросту не получится.
Почему это не является копированием, где прокол?
Копированием в квантовой теории информации называют операцию вида
С |x>|0> = |x>|x>. Как Вы могли видеть с помощью операции CNOT выполнить копирование в этом смысле невозможно.
Как это противоречит теореме о невозможности клонирования?
Теорема о неклонировании - по большей части следствие принципа причинности. Нарушить её - равносильно возможности построить машину времени, что очевидно невозможно. Тут запрет на уровне невозможности вечного двигателя. Т.е. если где-то кажется, что она нарушается - значит в рассуждениях ошибка. Операция CNOT, естественно, осуществить копирование произвольного кубита, т.е. операцию вида С |x>|0> = |x>|x>, не позволяет (теорема о неклонируемости запрещает копирование произвольного значения кубита, возможность копирования нескольких избранных его состояний, скажем базисных, ей не противоречит).
Вы рассуждаете на языке состояний, а я с ним не знаком и рассуждаю на языке "экспериментов".
Т.е. вот, я приготовил кубит, провел с ним ряд экспериментов (Э).
Потом после приготовления, но перед экспериментами, использую этот кубит, как управляющий для нескольких CNOT (т.е. делаю несколько зацепок). Повлияет ли факт этих "зацепок" на результат последующего эксперимента Э? А манипкляции с зацепками повлияют?
Повлияет ли факт этих "зацепок" на результат последующего эксперимента Э?
При зацепке у частичной матрицы плотности, описывающей управляющий кубит, будут обращаться в ноль недиагональные элементы. Если у исходного состояния они были ненулевые, то, соответственно, да, повлияет.
А манипкляции с зацепками повлияют?
Нет, не повлияет в силу теоремы о некоммуникации.
Вы опять говорите на языке состояний.
Давайте для начала считать, что у управляющего кубита состояние чистое. Повлияет ли CNOT на последующее поведение этого кубита? Говоря другими словами: можно ли понять, что этот кубит тайком использовали, как управляющий?
Повлияет ли CNOT на последующее поведение этого кубита? Говоря другими словами: можно ли понять, что этот кубит тайком использовали, как управляющий?
Повлияет. Можно привести следующий пример. Пусть исходное состояние управляющего кубита |q> = 2^{-1/2}[|0>+|1>]. И есть прибор который выдает +1 если кубит находится в состоянии |q> = 2^{-1/2}[|0>+|1>] и -1 если в состоянии |q> = 2^{-1/2}[|0>-|1>]. По построению очевидно, что до операции CNOT такой прибор при измерении состояния кубита с вероятностью 100% даст значение +1.
Теперь пусть мы с этим управляющим кубитом выполнили операцию СNOT над кубитом в состоянии 0>. В результате получили пару кубитов в состоянии 2^{-1/2}[|0>0>+|1>1>]. Далее легко проверить, что наш прибор при измерении над управляющим кубитом после операции CNOT с вероятностью 50% будет давать значение +1, и с вероятностью 50% значение -1.
Т.е. очевидно, что при взаимодействии с таким прибором управляющий кубит до операции CNOT и после операции CNOT будет вести себя по разному. В рамках такого простейшего протокола мы это сможем определить с вероятностью 50%.
Поэкспериментировал и понял, что ничего не понимаю. Все вопросы снимаю.
То есть попросту нельзя написать любую программу для квантового компьютера. Так что похоже бизнесмены приспособились втюхивать пиплу фейки.
Задач для которых квантовый компьютер может дать хоть сколько-нибудь заметное преимущество над классическим на самом деле не много, но среди них всё же есть одна, которая по своим практическим следствиям, если тут вообще что-то получится, может оправдать все усилия. Это задача решения уравнения Шредингера для молекулярных систем с гарантированной точностью. Если бы у нас такая машина появилась - это сразу бы открыло бы путь к поиску веществ с заданными свойствами "на кончике пера", т.е. чисто вычислительными методами не прибегая к дорогому и не всегда доступному экспериментальному синтезу. А это сразу же открывает широчайшие перспективы в биохимии, медицине (поиск молекул способных селективно связываться с теми или иными мишенями, т.е. молекул-кандидатов в лекарственные препараты), материаловедении и т.д.
Тут правда минимальные требования к квантовому компьютеру, который мог бы тут что-то дать, абсолютно оторваны от уровня текущих достижений. Тут нужно не менее ~100 логических кубитов, организованных с полносвязной топологией (каждый кубит имеет возможность взаимодействовать с каждым, для современных архитектур это очень большая проблема, по сути ни у одного практически построенного прототипа многокубитного квантового компьютера полносвязной топологии нет) и возможность осуществитвлять когерентно порядка нескольких десятков миллионов квантовых операций над кубитами. Последнее требование абсолютно не реализуемо без использования квантовых кодов коррекции ошибок (а они в железе вообще не реализованы), а это сразу резко повышает требования на число физических кубитов в системе (оценки дают, что нужной верояности ошибки тут можно достичь используя ~10000 физических кубит на один логический).
Итого нужно:
- Система с ~1 млн. физических кубитов (организованных в ~ 100 логических)
- Полносвязная топология связи кубитов
- Использование квантовых кодов коррекции ошибок
- Возможность осуществлять не менее нескольких десятков миллионов квантовых операций
Если эти требования сравнить с тем что есть - станет немного грустно.
Вспоминаю историю, как Никита Моисеев доказал, что космические полеты невозможны. Его старший товарищ посмотрел доказательство и сказал: "С точки зрения математики, молодой человек, Вы абсолютно правы, но инженеры что-нибудь придумают". Моисеев исходил из того, что температура газа в камере сгорания не может превосходить температуру плавления стенок.
Вы абсолютно правы в том, что мы многого не знаем.
Но уже многие учёные давно догадываются, что в биологических организмах происходят именно квантовые механизмы. Но непонятные нам.
А превосходство биологических организмов в вычислениях даже над самыми лучшими суперкомпьютерами - просто чудовищное, астрономическое. Так что стремление понять и повторить вполне естественно.
Но использовать буржуйские инструменты "некошерно", по Вашему?
Я вроде чётко выразился:
1. Надо понимать что это за инструменты. И убедиться что это не фейк.
2. Надо понимать какое вы занимаете место в этой нише. Разумеется вы подчинённый.
3. Надо понимать какая может быть задарма степень сохранности у ваших открытий. Разумеется нулевая. Конечно вероятность того что вы чего-нибудь изобретёте ничтожна, но она не нулевая, и надо понимать что именно ради этого для лохов устроен весь бесплатный аттракцион. За жалкие миллионы долларов можно поиметь открытие на бешеные триллионы. Это как джекпот сорвать. И чьё-то участие в этом казино помогает выиграть самому казино. А вам казино ничего не обещало. Радуйтесь, что бесптлатно поиграли.
У Вас есть хоть какой-то опыт изобретательства/научной работы?
кубит - это фейк во всех плохих смыслах этого слова. Квантовая суперпозиция - это допущение, которое существует исключительно в голове квантового физика, что означает, что никаких преимуществ такая квантовая суперпозиция при квантовых вычислениях не добавляет - исключительно потому, что нет и никогда не будет у кубита одновременного состояния нуля и единицы. Только или ноль, или единица.
Использование квантовой запутанности не добавляет абсолютно ничего к обычным вычислениям, кроме дополнительного времени на вычисление состояния запутанного кванта, после получения знания о состоянии второго запутанного кванта (= уничтожения его суперпозиции), а потому
квантовый компьютер всегда будет медленнее обычного компьютера сопоставимой мощности.
И как только вдруг мы услышим о какой-то особой мощности квантового компьютера, с этого момента надо искать непублично подключенные к вычислениям обычные мощности
Ага, и атомная бомба - фейк, туда просто взрывчатки побольше напихали.
квантовая суперпозиция - допущение, позволяющее решать задачи в условиях неопределенности. Посмотрите, что такое квантовая суперпозиция в любом учебнике, в любом словаре, в любой энциклопедии - это фундаментальный постулат квантовой физики. Постулат - допущение, которое кладется в основу конструкции, принимается на веру, не доказывается. Никто с тем, что квантовая суперпозиция - допущение, не спорит. Но это не делает квантовую суперпозицию реальностью, а не допущением, в отличие от механической физики, где суперпозиция реальна и наблюдается, а не постулируется. Не существует эксперимента с единичным квантом, который доказывал бы существование суперпозиции. Во всех экспериментах, в которых "доказывается" квантовая суперпозиция, речь идет о множественности квантов, и квантовая "суперпозиция" объясняется на самом деле тем, что разные кванты находятся в разном, но единственном, состоянии, что и показывают результаты распределения квантов.
Из этого не следует, что квантовая суперпозиция существует. Это просто означает, что для конкретного решения безразлично, в каком конкретном состоянии находится элементарная частица. И для атомной бомбы состояние квантовой суперпозиции не используется от слова совсем. А для "квантовых" вычислений - используется.
Дружище, я очень немного написал. Там всего два-три тезиса. Вместо того, чтобы тащить в дискуссию чью-то говноцитату, можно было проверить и подтвердить или опровергнуть сказанное.Тем более, если у Вас есть претензия, что Вы не "профессиональный идиот". Если же Вы даже не попытались проверить сказанное мной, то тут о профессионализме говорить невозможно, извините.
Пучок электронов малой интенсивности падает на непроницаемую пластину с двумя отверстиями. За этой пластиной формируется некоторая картина яркости. Где-то электроны ударяют чаще, а где-то есть места, куда электроны не попадают совсем или очень редко. Потом одно из отверстий ЗАКРЫВАЮТ. И после этого в некоторые места экрана (куда раньше попадали редко) электроны начинают попадать существенно ЧАЩЕ. И это явление невозможно объяснить в рамках классической физики.
Умеешь стрелять - вот и стреляй, а в квантовой механике ты такой же профан, как я в стрельбе. Впрочем, это еще по твоим попыткам с определениями было очевидно.
Логик от слова ТБМ! Я нигде не отрицал квантовую механику. Я всего лишь указал на то, что квантовая суперпозиция суть допущение, и не существует ни одного эксперимента, доказывающего существование квантовой суперпозиции на примере одной единственной, отдельно взятой элементарной частицы. Вот это опровергни, докажи обратное, приведи пример эксперимента, а до тех пор не умничай и не неси пургу в виде цитат, не имеющих отношение к вопросу.
Просто сосредоточься на сути сказанного, а не на вихре бреда, который у тебя в голове взвивается смерчем в связи с прочитанным. Просто сосредоточься на сказанном мной. И опровергни или согласись. Я сказал простые, проверяемые вещи.
Эксперимент с двумя щелями, о котором я написал, говорит о суперпозиции именно единичных частиц. Именно поэтому я написал "Пучок электронов малой интенсивности".
В общем, утомил. Бан на неделю.
Ну вот, смотрите. Перед нами находится кубит. Находится в суперпозиции состояний 1 и 0. И вероятность того, что при декогеренции он будет в состоянии 1, пусть будет равна, например, 50%. Соответственно, вероятность состояния 0 будет равна тоже 50%. Вы внимательно следите за ходом моей мысли?
Окей, проверяем. Делаем 100 испытаний. И 48 раз он оказался в состоянии 1, а 52 раза - в состоянии 0. Удивительно, не правда ли?
Проведём вместо 100 испытаний 1000 испытаний. 489 раз у нас получилась 1, и 511 раз - 0. И чем большее количество испытаний мы проведём, тем ближе будем подбираться к заявленной вероятности в 0,5. К чему я это всё говорю?
Чтобы вы лучше поняли, что такое вероятность. Так сказать, чтобы пощупали её руками, почувствовали её вкус на языке...
Ну-с, а теперь о самом кубите. О его простейшей разновидности. И это будет, это будет... правильно, это будет монета. На одной стороне которой решка, а на другой - орёл.
А если говорить серьёзно, то настоящий кубит при выходе из когерентного состояния будет в состоянии 1 или 0 в полном соответствии с вероятностью этих состояний. То есть, если на жидкокристаллическом дисплее на лицевой стороне кубита горят зелёным огнём, например, числа 746 и 254, то это будет означать, что в 746 случаях из 1000 он будет в состоянии 1, а в 254 - в состоянии 0.
Ну и да, операция сложения двух кубитов производится, когда они находятся в когерентном состоянии. То есть, нам не надо проводить эти испытания, чтобы узнать вероятность состояний 0 и 1. Чему же будет равна суммарная вероятность?
Как обычно, произведению вероятностей.
Надеюсь, теперь вы поняли, что такое суперпозиция состояний в квантовой механике?)
Прежде чем я отвечу по существу, пожалуйста, поясните, что лично Вы понимаете под суперпозицией кубита - допущение, или его реальное состояние суперпозиции.
Прежде всего я понимаю результаты эксперимента. И эти результаты говорят, что между состояниями декогеренции кубит находится в суперпозиции состояний 1 и 0.
А как это выглядит в действительности... Этого вам никто не скажет. В лучшем случае... в самом лучшем случае, с вами поделятся своими мыслями и представлениями. Теми, о которых не говорится в учебниках.
В подавляющем же большинстве случаев вам насыпят полную панамку ху... эмм... нет, не художественного вымысла. Полную панамку формул и уравнений, в которых вы захлебнётесь и утонете.)
но что это означает? Что с какой-то вероятностью кубит находится в таком-то состоянии, или с такой-то вероятностью кубит находится во всех состояниях одновременно?
И какой эксперимент и на каком кубите говорит Вам об этом?
Страницы