양자 컴퓨팅은 하늘에서 파이입니까?

컴퓨터 과학 학위가 있습니다. 저는 IT 부서에서 일하며 수년간 그렇게 해왔습니다. 그 기간 동안 "고전적인"컴퓨터는 도약과 한계에 의해 발전했습니다. 나는 이제 양말 사이에 침실 서랍에 테라 바이트 디스크 드라이브를 가지고 있고, 전화는 놀라운 처리 능력을 가지고 있으며, 컴퓨터는 우리의 삶에 혁명을 일으켰습니다.

그러나 내가 아는 한 양자 컴퓨팅은 아무것도하지 않았습니다. 게다가 계속 그렇게 될 것 같습니다. 퀀텀 컴퓨팅은 40 년이 지난 지금도 계속 존재 해 왔으며, 실제 컴퓨팅은이를 방치했습니다. Wikipedia 의 타임 라인 을보고 병렬 가산기가 어디에 있는지 자문 해보십시오 . Atlas 또는 MU5에 해당하는 곳은 어디입니까? 나는 맨체스터 대학에 갔다 . 위키 백과 의 맨체스터 컴퓨터 기사에서 역사를 보라 . 양자 컴퓨터는 비슷한 진전을 보이지 않습니다. 반대로, 그들은 심지어 땅에서 벗어난 것처럼 보이지 않습니다. PC World에서 곧 구매하지 않을 것입니다.

당신은 할 수 있습니까? 그것은 과대 광고와 뜨거운 공기입니까? 양자 컴퓨팅은 하늘에서 파이입니까? 양자 cks에 의해 엉뚱한 대중에게 멍청한 내일이 우연입니까? 그렇지 않다면 왜 안됩니까?

양자 컴퓨팅은 하늘에서 파이입니까?

지금까지는 이렇게 보입니다. 우리는 지난 30 년 동안 적극적으로이 파이에 도달했지만 그다지 성공하지 못했습니다. 우리는 지금 양자 컴퓨터를 가지고 있지만, 우리가 원하는 파이는 아닙니다. 이것은 양자 컴퓨터입니다. 이것은 전형적인 컴퓨터보다 실제로 더 빨리 또는 더 나은 에너지 효율로 문제를 해결할 수있는 양자 컴퓨터입니다.

PC World에서 곧 구매하지 않을 것입니다.

당신은 할 수 있습니까?

우리는 미래를 예측할 수 없지만 지금 당장 추측해야한다면 "아니오"라고 말할 것입니다. 양자 컴퓨팅이 충분히 가치있는 어플리케이션은 아직 없습니다. 대신 우리는 오크 릿지 국립 연구소의 Titan이라는 슈퍼 컴퓨터 나 특별한 실험이 이루어지는 사이클로트론 입자 가속기와 같은 매우 특별한 계산이 이루어지는 소수의 특수 기관에 양자 컴퓨터를 가지고있을 수 있습니다.

그것은 과대 광고와 뜨거운 공기입니까?

불행히도 대부분은 과대 광고입니다.

그러나 양자 화학의 응용은 실제로 게임을 변화시킬 수 있습니다. 의학이나 비료의 수천 가지 후보 분자에 대해 물리적으로 힘든 실험을하는 대신 컴퓨터에서 가장 좋은 분자를 검색 할 수 있습니다. 분자는 기계적으로 양자 적으로 작동하며 양자 역학 시뮬레이션은 고전적인 컴퓨터에서는 효율적이지 않지만 양자 컴퓨터에서는 효율적입니다. QC에 대한 Google의 투자의 대부분은 화학 응용 프로그램에 대한 것입니다 [ 1 ].

양자 cks에 의해 엉뚱한 대중에게 멍청한 내일이 우연입니까? 그렇지 않다면 왜 안됩니까?

불행히도 그 중 많은 부분이 있습니다.

맨체스터 대학교 수업에서 더 유능한 학생들 중 하나 일 것입니다. 당신은 소수의 학생과 더 많은 평범한 학생과 하위 학생이 있다는 것을 알았을 것입니다. 교수 수준에서도 비슷한 현상이 있습니다. 많은 교수들은 잘받은 보조금 제안서를 작성하는 것이 쉽지 않거나 "자연 스럽다"는 것을 찾지 못하지만, 직업을 유지하고 박사 학위를 받기 위해서는 자금이 필요합니다. 학생들은 과학적인 회의를 경험하고 필요한 소프트웨어에 액세스하는 데 굶주 리지 않습니다.

교수가되면 :

• 자금 조달에 필사적이거나

• 암을 앓고있는 아이를 돌봐야하는 등 인생의 다른 문제를 따라 잡거나

• 100 년 전 일부 과학자들이했던 것처럼 과학자들이 거대한 과학적 발견을하지 않을 것이라는 사실을 알고, 삶은 생존, 행복한 가정을 유지하고, 손자의 손자를 위해 더 나은 세상을 만드는 것이 아니라 그들이 즐기는 일을하는 것에 관한 것 입니다. 교수로서 저는 많은 동료들이 대중이 과학자들을 인식하는 것처럼 "고귀한"사람이 아니라고 말할 수 있습니다.

나는 양자 컴퓨팅 분야에서 일할 자금을 가진 약 1000 명의 사람들을 알고 있으며, 어느 누구도 "사악한 대중"을 불길한 방식으로 속이려는 의도가없는 것 같습니다. 우리 대부분은 대학이나 정부를 통해 제공되는 보조금을 신청하기 만하며 같은 돈을 놓고 경쟁하는 다른 과학자들보다 더 많은 연구의 중요성을 과장하지 않을 것입니다. 그들이 작업하는 분자가 우리의 대기에 있거나 기후 변화를 고치는 데 중요합니다. 또는 자신의 작업을 가장하는 생물 물리학자는 신체에서 두드러진 분자를 연구하고 있기 때문에 암을 치료할 수 있습니다).

퀀텀 컴퓨팅에 대한 많은 과대 광고는 미디어에서 나옵니다. 언론인들은 내 논문의 내용을 왜곡하여 눈길을 사로 잡는 헤드 라인을 만들어 광고를 더 많이 클릭하게 만들었으며, 상사는 상사에게 압력을가하거나 관심이없는 다른 인턴에게 일자리를 잃게됩니다. 정직합니다.

과대 광고의 일부는 과학자들로부터 나 왔으며, 양자 컴퓨팅이 박사 학위 때문에 혁명적이라고 진정으로 믿는 많은 이들이 있습니다. 감독관은 훌륭한 교육을받지 못했거나 (맨체스터 대학교는 세계 최고 중 하나이며, 대부분의 대학교는 가깝지 않다는 것을 기억하십시오 ), 드물게 자금 지원을 위해 필사적 인 사람들의 과대 광고가 있었지만 그 이유는별로 없었습니다. 이것들 외에.

나는 긍정적 인 결과를 보장하지 않는 다른 많은 연구 분야에 대해 대중이 양자 컴퓨팅에 약간의 투자를해야한다고 믿는다. 과대 광고는 종종 기자, 무지한 과학자 또는 무지한 과학자가 생존을 위해 필요하다고 생각하는 것으로 과장되어 있습니다. 언론인과 자금 지원 기관의 불공평 한 비판도 있습니다.

당신의 질문에 당신이 말한 것은 틀 렸습니다.
나는 그들이 왜 올바른지 몇 가지 이유를 제시했습니다.

나는 중립적 관점에서 이것에 접근하려고 노력할 것이다. 귀하의 질문은 일종의 "의견 기반"이지만, 몇 가지 중요한 사항이 있습니다. 이론적으로 양자 컴퓨터가 실제로 실현 가능하지 않은 이유에 대한 설득력있는 주장은 없습니다. 그러나 양자 컴퓨터가 실패하는 방법 : 양자 코드, 물리적 시스템의 상관 관계 및 노이즈 누적-Gil Kalai 및 Scott Aaronson 의 관련 블로그 게시물 에서 Kalai의 주장에 대한 설득력있는 주장을 제시합니다. 또한 관련 QCSE 게시물에 대한 James Wotton의 답변 을 읽어보십시오 . 토폴로지 양자 컴퓨터에 대한 Gil Kalai의 주장은 적절합니까?

수학 오버플로 는 퀀텀 컴퓨팅에 대한 수학 인수에 대한 훌륭한 요약을 제공 합니다.

그러나 물론 엔지니어링 문제가 있습니다.

문제점 ( arXiv : cs / 0602096에서 수정 됨 ) :

• 환경과의 상호 작용에 대한 민감도 : Quantum 컴퓨터는 상호 작용 (또는 측정)으로 인해 상태 기능이 붕괴되기 때문에 주변 환경과의 상호 작용에 매우 민감합니다. 이 현상을 디코 히 런스라고합니다. 환경과 얽 히지 않고 양자 시스템, 특히 계산을 위해 설계된 공학 시스템을 분리하는 것은 매우 어렵습니다. 큐 비트 수가 많을수록 일관성을 유지하기가 더 어렵습니다.

  [추가 읽기 : 위키 백과 : 양자 결 어긋남 ]

• 신뢰할 수없는 양자 게이트 동작 : 큐 비트에 대한 양자 계산은 작은 게이트를 사용하여 원칙적으로 구현되는 변환 배열을 사용하여 수행됩니다. 이러한 변환에는 위상 오류가 발생하지 않아야합니다. 그러나 실제 계획은 그러한 오류를 유발할 수 있습니다. 양자 레지스터가 계산을 시작하기 전에 이미 환경과 얽혀있을 수도 있습니다. 또한, 초기상의 불확실성은 회전 조작에 의한 교정을 불충분하게한다. 또한, 행렬 변환을 구현하는 고전적인 제어에서 정밀도의 상대적 부족이 고려되어야합니다. 이 정밀도 부족은 양자 알고리즘에 의해 완전히 보상 될 수 없습니다.

• 오류 및 수정 : 클래식 오류 수정은 중복성을 사용합니다. 가장 간단한 방법은 정보를 여러 번 저장하고 나중에 사본이 동의하지 않는 경우 과반수의 투표를하는 것입니다. 예를 들어, 우리가 조금 세 번 복사한다고 가정하자. 잡음이있는 오류가 3 비트 상태를 손상시켜 한 비트는 0이지만 다른 두 비트는 1과 같다고 가정합니다. 시끄러운 오차가 독립적이며 약간의 확률로 발생한다고 가정하면$p$오류는 단일 비트 오류이고 전송 된 메시지는 3 오류 일 가능성이 높습니다. 이중 비트 오류가 발생하고 전송 된 메시지가 3 개의 0과 같을 수 있지만이 결과는 위의 결과보다 적습니다. 복제가없는 정리로 인해 양자 정보를 복사 할 수 없습니다. 이 정리는 양자 오류 정정 이론을 공식화하는데 장애가되는 것으로 보인다. 그러나 한 큐 비트의 정보를 여러 (물리적) 큐 비트의 얽힌 상태로 확산시킬 수 있습니다. 피터 쇼어 (Peter Shor)는 먼저 1 큐 비트의 정보를 9 큐 비트의 매우 얽힌 상태에 저장함으로써 양자 오류 정정 코드를 공식화하는이 방법을 발견했다. 그러나, 양자 에러 정정 코드 (quantum error correcting code)는 일부 제한된 형태의 에러들로부터 양자 정보를 보호한다. 또한, 적은 수의 큐 비트의 오류에 대해서만 효율적입니다. 또한 오류를 수정하는 데 필요한 큐 비트 수는 실제로 실제로 오류가 발생하는 큐 비트 수와 잘 맞지 않습니다.

  [추가 정보 : Wikipedia : 양자 오류 수정 ]

• 상태 준비에 대한 제약 조건 : 상태 준비는 양자 계산을 시작하기 전에 고려해야 할 첫 번째 단계입니다. 대부분의 방식에서, 양자 계산이 올바르게 진행 되려면 큐 비트가 특정 중첩 상태에 있어야합니다. 그러나 임의의 상태를 정확하게 생성하는 것은 시간과 자원 (게이트) 복잡성 모두에서 기하 급수적으로 어려울 수 있습니다.

• 양자 게이트의 양자 정보, 불확실성 및 엔트로피 : 시스템과의 상호 작용을 통해 고전적인 정보를 쉽게 얻을 수 있습니다. 반면, 클로닝 불가능이란 특정의 알려지지 않은 특정 상태를 판단 할 수 없음을 의미합니다. 이는 시스템이 특별히 준비되지 않은 경우 시스템을 제어하는 ​​능력이 여전히 제한되어 있음을 의미합니다. 시스템의 평균 정보는 엔트로피로 제공됩니다. 엔트로피의 결정은 객체가 준수하는 통계에 달려 있습니다.

• 저온 요구 사항 : 초전도 양자 컴퓨팅 과 같은 여러 양자 컴퓨팅 아키텍처 는 작동을 위해 극도로 낮은 온도 (절대 0에 근접)가 필요합니다.

진행:

• 십 년 반, 전 주위 결 어긋남 시간 소위 "양자 컴퓨터"에 대한 1 나노초보다 더 적은 있었다. 이제 온라인으로 액세스 할 수 있는 IBM Quantum Experience 16 qubit 버전의 디코 히어 런스 시간은 ~ 100 μs입니다 ( IBM 16 Qubit 프로세서의 분산 및 패리티 학습 시연 (Davide Ferrari & Michele Amoretti, 2018) 참조 ). 100 μs의 디코 히어 런스 시간은 이미 간단한 양자 알고리즘을 실행하기에 충분합니다! IBM에서 온라인으로 액세스 할 수있는 5 qubit 및 16 qubit 퀀텀 컴퓨터에서 직접 확인할 수 있습니다. 나는 구글이 초전도 칩 (동일한 수의 큐 비트를 가짐)으로 더 나은 분리 시간을 달성 할 수 있다고 생각합니다.

  • 지난 10 년 동안 양자 오류 수정 영역이 크게 개선되었습니다 (총 큐 비트 수가 훨씬 적음). 간략한 검토를 위해 Quantum Memories에 대한 Quantum Error Correction (Terhal, 2015) 을 참조하십시오 .

  또한 인용 : Wikipedia : Quantum error correction-실험적 실현 :

  CSS 기반 코드에 대한 몇 가지 실험적 실현이있었습니다. 첫 번째 시연은 NMR 큐 비트에 관한 것이었다. 이어서, 선형 광학, 포획 된 이온 및 초전도 (트랜스 몬) 큐 비트에 대한 시연이 이루어졌다. 포토 닉 큐 비트 체계의 주요 에러 소스 인 광자 손실을 보정하기위한 것과 같은 다른 에러 정정 코드도 구현되었다.

  • 임의의 양자 상태의 준비 는 여전히 중요한 문제입니다. 그러나 이제 게이트 수는 일반적으로 여러 큐빗으로 잘 확장되지 않지만, 이제는 단일 진화 ( 범용 게이트 분해를 통한 양자 상태 준비 (Plesch & Brukner, 2011) )에 대한 정확한 게이트 분해를 알고 있습니다. 인접 최적 제어를 사용하는 고 충실도 양자 상태 준비 에서와 같이 추가로 개선되었습니다 (Yuchen Peng & Frank Gaitan, 2017) . 최근에 개발 된 고정밀 상태 준비 방법 중 일부 는 양자 역학의 상태 준비 (Fröhlich, 2016) 및 양자 상태 준비 (Ali et al., 2017)를 참조하십시오 .

  • 우리가 여전히 가지고있는 주요 제약 중 하나는 큐빗의 수입니다 (이 문제는 본질적으로 슈뢰딩거의 고양이와 거시적 중첩 상태의 어려움 및 그에 대한 훌륭한 답변 의 장기간 일관성 유지의 어려움과 본질적으로 관련 되어 있습니다). 오늘날의 양자 컴퓨터 중 어느 것도 고전 컴퓨터와 비교하여 "기능"의 상당한 개선 을 나타내기에 충분하지 않습니다 . 현재까지 양자 컴퓨터에 의해 인수 분해 된 최대 숫자는 291311입니다 ( 스핀 시스템의 고유 Hamiltonian을 사용한 고 충실도 단열 양자 계산 : 291311의 실험 인수 분해에 대한 응용 (Li et al., 2017)). 291311의 무차별 인수 분해는 최대 ~ 270 개의 디비전을 필요로하며 각 부서는 최신 CPU에서 ~ 10ns가 걸립니다. 그것은 전체적으로 우리의 3입니다. 랩탑에서 인수 분해가 몇 배 더 빠를 것이라는 것을 암시합니다. 큐 비트 수가 10 배 이상 증가하지 않는 한, 시간 복잡성의 실질적인 개선은 눈에 띄지 않을 것입니다 (1000 큐 비트를 초과하는 D-Wave 머신은 다른 메커니즘을 사용하므로 고려하지 않습니다) 소수의 좁은 범위의 문제에서만 효과적인 양자 어닐링으로서). 그러나 아마도 큐 비트의 수조차 꾸준히 증가하고 있습니다. 최근 Google은 72 큐 비트 머신 ( Google AI 블로그 : Google의 새로운 양자 프로세서 인 Bristlecone의 미리보기 )을 발표했으며 인텔은 49 큐 비트 칩 (IEEE Spectrum :: CES 2018 : Quantum Supremacy를위한 인텔의 49-Qubit Chip Shoots ). 한 자리 수의 큐 비트 만 사용했던 2000 년대와 비교해보십시오!

  • 지난 수십 년 동안 광학 양자 컴퓨터, 갇힌 이온 양자 컴퓨터, 다이아몬드 기반 양자 컴퓨터 등과 같이 절대 온도가 거의 필요하지 않은 몇 가지 양자 컴퓨팅 아키텍처가 발견되었습니다 . 초전도 양자 컴퓨터가 광학 광 양자 컴퓨터를 절대 영도 근처에 유지할 필요가없는 이유는 무엇입니까?

결론:

특정 지역에서 기존 컴퓨터보다 눈에 띄게 우수한 양자 컴퓨터를 사용할 수 있을지 여부는 시간이 지나지 않습니다. 그러나 우리가 진행 한 상당한 발전을 살펴보면, 수십 년 안에 우리는 충분히 강력한 양자 컴퓨터를 가지고 있어야한다고 말하는 것은 그리 잘못이 아닐 것입니다. 이론 상으로는 시간 복잡성 측면에서 양자 알고리즘과 일치하는 클래식 알고리즘 (존재할 수있는)이 존재하는지 아직 알 수 없습니다 . 이 문제에 대한 이전 답변을 참조하십시오 . 완전히 이론적 인 관점에서 볼 때 누군가가 모든 BQP 문제가 BPP 또는 P에 있음을 증명할 수 있다면 매우 흥미로울 것입니다!

나는 개인적으로 앞으로 수십 년 동안 우리가 사용하게 될 것이라고 믿는다 양자 컴퓨팅 기술과 기존 컴퓨팅 기술의 조합 (예를 하나 당신 완전히 클라우드 기반 것뿐만 아니라 양자 하드웨어 또는 양자 컴퓨팅과 같은 고전적인 하드웨어 구성 요소를 모두 가지고있을 것입니다 PC와 클래식 컴퓨터에서만 온라인에 액세스 할 수 있습니다). 양자 컴퓨터는 매우 좁은 범위의 문제에 대해서만 효율적이라는 것을 기억하십시오. 퀀텀 컴퓨터를 사용하여 2 + 3과 같은 추가 작업을 수행하는 것은 리소스를 많이 사용하지 않고 현명 하지 못합니다 ( 하드웨어 수준에서 퀀텀 컴퓨터는 기본 수학을 수행하는 방법 참조 ).

이제 퀀텀 컴퓨터를 만드는 데 국가 자금이 불필요하게 낭비되고 있는지 여부 를 알 수 있습니다 . 내 대답은 아니요입니다 ! 합법적이고 효율적인 양자 컴퓨터를 구축하지 못하더라도 공학적 진보 와 과학적 진보 측면에서 여전히 많은 것을 얻게 될 것 입니다. 이미 광자 및 초전도체에 대한 연구가 많이 증가했으며, 우리는 그 어느 때보 다 많은 물리적 현상을 더 잘 이해하기 시작했습니다. 또한, 양자 정보 이론과 양자 암호화는 다른 많은 분야에서도 유용 할 수있는 몇 가지 깔끔한 수학적 결과와 기법을 발견하게했습니다 (참조.물리학 SE : 양자 정보 이론 및 양자 암호의 수학적으로 어려운 영역 ). 우리는 그 당시까지 이론적 인 컴퓨터 과학에서 가장 어려운 문제들에 대해 더 많이 이해 했을 것입니다.

출처 및 참고 문헌 :

1. 양자 컴퓨터 구현의 어려움 (Ponnath, 2006)

2. 위키 백과 : 양자 컴퓨팅

3. 위키 백과 : 양자 오류 수정

추가:

약간의 검색을 한 후 , 양자 컴퓨팅 회의론에 대한 거의 모든 Scott Aaronson의 반론에 대한 개요가 담긴 아주 좋은 기사 를 발견했습니다 . 나는 거기에 주어진 모든 포인트를 통과 하는 것이 좋습니다 . 실제로 Aaronson이 자신의 웹 사이트에 게시 한 강의 노트 중 14 부 입니다. 그들은 워털루 대학교의 PHYS771 코스에 사용되었습니다. 강의 노트는 그의 인기있는 교과서 인 Quancri Computing Since Democritus를 기반으로 합니다.

클래식 컴퓨팅은 양자 컴퓨팅보다 오래 지속되었습니다. 고전 컴퓨팅의 초기는 우리가 현재 양자 컴퓨팅에서 겪고있는 것과 유사합니다. Z3 1940 년에 지어진 (첫 번째 튜링 완전한 전자 장치)는 방의 크기와 휴대 전화보다 강력했다. 이것은 우리가 고전적인 컴퓨팅에서 경험 한 놀라운 진보와 관련이 있습니다.

반면 양자 컴퓨팅의 시작은 1980 년대 까지 시작되지 않았다 . 쇼어 인수 분해 알고리즘; 현장을 시작한 발견은 1990 년대 에 발견되었다 . 몇 년 후 양자 알고리즘의 첫 번째 실험 시연이 이어졌다.

양자 컴퓨터가 작동 할 수 있다는 증거가 있습니다. 매년이 분야의 실험적, 이론적 측면에서 엄청난 진전이 있으며, 그것이 중단 될 것이라고 믿을 이유가 없습니다. 양자 임계 정리 물리적 게이트들에 대한 에러 레이트가 특정 임계치 아래 인 경우 대규모 양자 컴퓨팅을 가능하다고 말한다. 우리는 소규모 시스템에 대한이 임계 값에 접근하고 있습니다 (일부는 이미 존재한다고 주장합니다).

양자 계산의 유용성에 대해 회의적인 것이 좋습니다. 실제로 권장됩니다! 양자 계산의 진행을 고전적인 계산과 비교하는 것도 당연합니다. 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 구축하기가 어렵다는 것을 잊어 버렸습니다.

초기 클래식 컴퓨터는 기존 기술로 제작되었습니다. 예를 들어, 진공관은 거상을 만드는 데 사용되기 약 40 년 전에 발명되었습니다.

양자 컴퓨터의 경우 컴퓨터를 만들기 전에 기술을 발명해야합니다. 그리고이 기술은 기존의 기술을 뛰어 넘어이 단계 만 수십 년이 걸렸습니다.

이제 우리는 진공관의 양자 버전을 가지고 있습니다. 따라서 10 년 정도 후에 거상을 기대할 수 있습니다.

TL, DR : 공학 및 물리학 논쟁이 이미 이루어졌습니다. 나는 역사적 관점을 추가한다. 나는 양자 계산 분야가 실제로 20 년이 조금 넘었고 MU5와 같은 것을 만드는 데 30 년 이상이 걸렸다 고 주장한다.

타임 라인을 언급 했으므로 자세히 살펴 보겠습니다.

시작

우선, 양자 컴퓨터와 같은 가능성은 서쪽의 Richard Feynman (원하는 경우 1959 년 또는 1981 년)과 동쪽의 Yuri Manin (1980 년)에 의해 표명되었습니다. 그러나 그것은 단지 아이디어가 있습니다. 구현이 시작되지 않습니다.

클래식 컴퓨팅에서도 비슷한 일이 일어 났습니까? 아주 오래 전에 예를 들어 Charles Babbage는 이미 19 세기 초에 컴퓨팅 머신을 구축하려고했으며 이미 아이디어를 가지고있었습니다. 파스칼, 라이프니츠, 그들은 모두 아이디어가있었습니다. 자금 조달 및 엔지니어링 문제로 인해 결코 구축되지 않은 1837 년 의 Babbage의 분석 기계 (분석 기계 의 선구자는 Lego로 구축되었습니다 )는 이미 Feynman과 Manin이 제안한 것보다 훨씬 앞서있는 가장 최근의 첫 번째 아이디어입니다. 구체적인 구현을 제안하기 때문에 양자 컴퓨팅.

70 년대에는 양자 컴퓨터와 관련된 어떤 것도 보지 못했습니다. 일부 코드는 발명되었고, 일부 이론적 토대가 이루어졌으며 (얼마나 많은 정보를 저장할 수 있습니까?) qc에 필요하지만 실제로 양자 컴퓨터의 아이디어를 추구하지는 않습니다.

코드와 통신 관련 아이디어는 전화와 전신선이 고전적인 컴퓨팅에 대한 양자 계산, 즉 컴퓨터가 아닌 중요한 선구자입니다. 아시다시피, 모스 부호와 전신은 19 세기의 기술이며 시끄러운 채널에 대한 더 어려운 부호도 연구되었습니다. 수학적 기초 (무고 정리 등의 관점에서)는 Shannon에 의해 1948 년에 이루어졌다.

어쨌든, 펀치 카드 컴퓨팅은 1804 년 에 직조를 위해 개발되었다고 주장 할 수 있지만, 이것이 실제로 고전적인 계산의 시작이라고 주장하고 싶지 않습니다.

범용 (양자) 컴퓨터

계산은 언제 시작 되었습니까? 범용 컴퓨팅에 대한 연구를 시작하기 위해서는 여러 가지가 필요하다고 주장합니다. 그 전에는 투자 한 사람과 돈의 수가 제한 될 것입니다.

1. 범용 컴퓨터 개념과 달성해야 할 이론적 모델이 필요합니다.
2. 이론적 인 수준에서 범용 컴퓨터를 구현하는 방법에 대한 아키텍처가 필요합니다.
3. 구현할 수있는 실제 시스템이 필요합니다.

양자 계산에서 그것들을 언제 얻습니까?

• Deutsch는 1985 년 (33 년 전) 범용 양자 컴퓨터를 설명합니다.
• 회로 모델과 게이트는 거의 동시에 개발됩니다.
• Cirac와 Zoller는 1994 년 (24 년 전)에 모든 것을 종합하는 방법에 대한 최초의 완전한 모델을 제안했습니다.

그 이전 또는 그 동안 양자 계산의 다른 모든 진보는 암호화, 양자 시스템의 일반적인 또는 다른 일반적인 이론으로 제한되었다.

고전적인 계산은 어떻습니까?

• 우리는 Turing 기계 에 대한 Turing의 작업 (1936) 또는 교회의 작업 (동일한 기간)을 가지고 있습니다.
• 현대 건축은 폰 노이만의 모델 (1945) 에 의존합니다 . 다른 아키텍처가 존재합니다.
• 모델로서, 디지털 회로 모델은 1937 년 Shannon에 의해 설계되었습니다.

1994 년에 우리는 1937 년과 비슷한 상태에 있습니다.

• 이론적 인 기초 작업을하는 사람들이 몇 명 있으며, 이제 기초 작업이 완료되었습니다.
• 직접적인 관련이 없지만 (양자) 컴퓨터를 만드는 데 매우 도움이되는 근본적인 문제에 대해 엔지니어링 작업을하는 사람들이 상당히 많습니다.
• 그리고 그 분야는 일반적으로 그렇게 크고 자금이 풍부하지 않습니다.
• 그러나 그날부터 자금과 사람들이 현장에 쏟아지기 시작합니다.

필드는 이륙

클래식 컴퓨팅의 경우 이는 Wikipedia 타임 라인에서 "첫 번째 컴퓨터 시스템"의 양으로 표시됩니다. 최소한 독일, 영국 및 미국에는 여러 위치에 여러 연구 그룹이있었습니다 (예 : 영국의 맨체스터 및 Bletchley Park). 예를 들어 핵폭탄의 개발에 필요했기 때문에 전쟁 시간의 돈이 컴퓨팅으로 전환되었습니다 (로스 알 라모스의 계정 참조).

양자 계산에 대해서는 예를 들어 다음 주석을 참조하십시오 .

QIS 분야는 여러 동시 자극의 결과로 1990 년대 초 중반에서 폭발적인 성장을 시작했습니다. 피터 쇼어 (Peter Shor)는 양자 컴퓨터가 매우 효율적으로 매우 많은 수의 요소를 고려할 수 있음을 보여주었습니다. 반도체 산업은 무어의 법칙에 따라 컴퓨터의 개선이 너무 빨리 양자 한계에 도달하여 기술의 근본적인 변화가 필요하다는 것을 깨달았습니다. 물리 과학의 발전으로 갇힌 원자 이온, 고급 광학 캐비티, 양자점 및 기타 많은 진보가 이루어졌으며, 이는 작동 가능한 양자 논리 장치의 구성을 고려할 수있게했습니다. 또한 안전한 통신의 필요성으로 인해 변조 방지가 가능한 양자 통신 체계에 대한 조사가 진행되었습니다.

현대 컴퓨터의 이론적 토대는 당시부터 최초의 컴퓨터를 사용할 수있는 시점 (Zuse 1941, 맨체스터 1948, 단 2 개)까지 약 10 년이 걸렸습니다. 마찬가지로, 최초의 시스템이 양자 시스템으로 보편적으로 프로그램 가능한 계산을 수행하는 데 약 10 년이 걸렸습니다. 물론 그들의 기능은 맨체스터 최초의 컴퓨터보다 낮지 만 여전히 그렇습니다.

20 년 후, 우리는 기술의 폭발적인 성장을 천천히보고 있으며 많은 회사들이 참여하고 있습니다. 또한 트랜지스터 (1947 년에 처음 발견 된)와 같은 새로운 기술이 등장했습니다.

마찬가지로, 양자 계산이 시작된 지 20 년이 지난 후에도 Google, IBM, Intel 및 기타 여러 회사와 함께 민간 기업이 현장에 진지하게 진입하는 것을 볼 수 있습니다. 2012 년에 첫 번째 회의에 참석했을 때, 그들의 참여는 여전히 학문적이었습니다. 오늘날 그것은 전략적입니다. 이와 유사하게 2000 년대 초전도 큐 비트와 같은 다양한 양자 컴퓨팅 시스템이 위에서 언급 된 세 회사의 최첨단 칩의 기초를 형성하는 제안을 보았습니다. 2012 년에는 두 개 이상의 물리적 큐 비트가있는 다소 안정적인 시스템을 가지고 있다고 주장 할 수 없었습니다. 6 년이 지난 지금, IBM은 매우 신뢰할 수있는 16 큐빗 (실제로 만 플레이하고 싶은 경우 5 개)로 플레이 할 수있게했으며 Google은 72 큐 비트 시스템을 테스트한다고 주장합니다.

예, 우리는 여전히 오류 수정 기능을 갖춘 신뢰할 수있는 대규모 양자 컴퓨터를 보유 할 수있는 방법을 가지고 있으며 현재 보유하고있는 컴퓨터는 60 년대의 기존 컴퓨터보다 약하지만 다른 사람들이 설명 하듯이 다른 답변)은 이것이 독특한 엔지니어링 과제로 인한 것이라고 생각합니다. 우리가 알지 못하는 물리적 한계로 인해 발생할 가능성은 적지 만 현재 진행 상황을 감안할 때 최근 몇 년 안에 알아야합니다.

내 요점이 뭐야?

• 나는 우리가 MU5 양자 컴퓨터를 아직 보지 못한 이유는 그 분야가 아직 오래되지 않았으며 최근까지 많은 관심을 얻지 못했기 때문이라고 주장했다.
• 나는 현재의 관점에서 보면 고전적인 컴퓨터가 매우 빨리 좋아지는 것처럼 보였지만 개발과 성장이 빠르지 않은 수십 년의 이전 작업을 무시한다고 주장합니다.
• 양자 컴퓨터가 직면 한 초기 공학 문제가 고전 컴퓨터가 직면 한 문제보다 어렵다고 믿는다면 (현장의 거의 모든 사람들이 그렇듯이), 고전 컴퓨터 중 하나와 비교할 수있는 연구와 혁신의 궤적을 보게 될 것이라고 주장합니다 . 물론 그것들은 다소 다르지만 어떻게 진행되는지에 대한 기본 아이디어는 비슷합니다.

질문의 일부에 답하기 위해, "언제나 양자 컴퓨터를 사겠습니까"등 근본적인 오해가 있다고 생각합니다.

양자 컴퓨팅은 고전적인 컴퓨팅이 아니라 더 빠릅니다. 양자 컴퓨터는 짧은 시간에 특정 종류의 문제를 해결하여 수천 년 동안 고전적인 슈퍼 컴퓨터를 필요로합니다. 이것은 과장이 아닙니다. 그러나 일반적인 종류의 컴퓨팅, 숫자 추가, 그래픽의 비트 이동 등은 여전히 ​​고전적인 컴퓨팅 일 것입니다.

기술을 소형화 할 수 있다면 (모름) MMU 나 그래픽 카드와 같은 것일 수 있습니다. 대체 컴퓨터가 아닌 클래식 컴퓨터의 추가 기능입니다. 같은 방식으로 고급 그래픽 카드를 사용하면 컴퓨터에서 주 CPU로는 불가능했던 작업을 수행 할 수 있으며, 양자 컴퓨터는 현재 수행 할 수없는 다른 종류의 작업을 허용합니다.

퀀텀 컴퓨팅 Wikipedia 페이지에서 " 작동 원리 "페이지 의 첫 번째 단락을 스캔하는 것이 좋습니다 .

하늘에 파이가 있는지 물어 보면 양자 기술이 충족 시키려고하는 약속에 달려 있습니다. 그리고 그것은 사람들이 누가 그러한 약속을하고 있는지에 달려 있습니다.

근육 컴퓨터 하드웨어와 유사한 장치 (또는 많은 장치가 아닌 더 공정한 장치 )를 아직 생산하지 않았기 때문에 양자 계산에 대해 알고있는 이유를 고려하십시오 . 흥분이 어디에서 들었습니까? 퀀텀 컴퓨팅에 대해들은 내용이 학계에서 나오지 않고 개인적으로 관리 할 수있는 퀀텀 컴퓨팅에 대한 모든 학술 강연에 참석하더라도, 기꺼이 내기 바랍니다. 사실보다 흥분에 더 관심이있는 소스의 양자 컴퓨팅에 대해 많은 이야기를 듣게 될 것입니다.

양자 하드웨어가 할 수 있거나 할 수있는 일에 대해 어느 정도 큰 주장을하는 일부 기업 소식통이 있습니다. 10 년이 넘게 존재했습니다. 한편, 신중한 발전을 이루려고 노력했지만 너무 많은 에너지를 전달할 수없는 약속을하려고하지 않은 많은 사람들이 있습니다. 누구에게서 더 많은 소식을들을 수 있습니까?

그러나 양자 계산에 대한 흥분을 가장 많이 담당하는 당사자는 특정 종류의 잡지와 특별한 웹 사이트이며 정보의 출처는 마켓 스퀘어 와플 공급 업체와 같습니다. 물질과 물린. 학계보다는 관심을 끄는 광고 산업이 양자 계산에 대한 기대가 커지는 주된 이유입니다. 양자 계산은 원칙적으로 신경 쓰지 않습니다. 군중을 놀라게하고 하늘에서 파이의 꿈을 불러 일으키고 그 동안 다른 회사에서 돈을 벌 수있는 몇 가지 마법의 주문 중 하나입니다. 0.5 초 동안 광고가 보였습니다. 그업계는 고객과 청중 모두에게 공중 생과자를 판매하는 사업에 크게 기여하고 있습니다. 그러나 그것은 실제로 양자 기술을 연구하고있는 사람들에 의해 세계가 날고있는 무화과 롤을 의미합니까? 우리 가 달성 할 수 있다고 생각 되는 것들 , 더 겸손하지만 여전히 가치있는 것들을 성취하기에는 충분하지 않습니다 .

저의 학계 동료들 (이론적 컴퓨터 과학자들과 이론 물리학 자)들 사이에서, 대중들 사이의 양자 계산에 관한 명백한 잘못된 정보는 상당한 좌절의 원천입니다. 우리 대부분은 양자 컴퓨터를 구축하는 것이 가능할 것이라고 믿고 있으며, 또한 컴퓨터를 사용하는 사람들도 상당한 경제적 영향을 미칠 것이라고 생각합니다. 그러나 우리 중 누구도 그것이 5 년에서 10 년 안에 세상을 뒤집을 것이라고 기대하지도 않았으며, 지난 15 년 동안 우리가 거대한 양자 컴퓨터를 가질 것이라고 말하는 유행이 시작되기를 기대하지도 않았습니다. 5 년에서 10 년 나는 항상 내 생애에 미치는 영향을보고 싶다고 말하면서 요점을 밝혔으며, 최근 활동으로 인해 20 년 안에 그것을 보게되기를 희망했습니다.

또한 여행 영업 사원 문제 등을 쉽게 해결할 수 있다고 기대하지 마십시오. 양자 화학 및 양자 물질의 문제를 분석 할 수있는 것은 독창적이며 단기적으로도 여전히 양자 계산의 가장 진보적 인 응용 프로그램이며, 혁명적 일 수 있습니다. 그리고 아마도 장기적으로는 최적화 문제에 대해 실제로 강력하고 상당한 개선을 제공 할 수 있습니다. (D-Wave는 이미 자신의 기계로이 작업을 이미 수행 할 수 있다고 주장합니다.이 주장의 정당화 여부에 관계없이 배심원은 여전히 ​​학계에 있습니다.)

그것의 악마는 양자 계산의 이론과 발전에서 실제로 기대할 수있는 것을 설명하기 위해 어떻게 든 작은 양자 역학을 설명해야합니다. 이것은 쉬운 일이 아니며 복잡한 일과 마찬가지로, 더 큰 세상에는 미묘한 이해에 대한 인내심이 거의 없습니다. 특히 사탕 맛이 나는 'yakawow'과대 광고의 형태로 "대체 사실"이 7 월에 강세를 보일 때 리그 부츠.

양자 계산이 무엇을 할 수 있는지, 그리고 전 세계로 순간 이동할 수없고 세계 기아 또는 항공사 혼돈을 한 번에 해결할 수 없을 것이라는 진실은 지루합니다. 그러나 화학 및 재료 과학에서 크게 발전한 것은 아닙니다. 아직 개발되지 않은 응용 프로그램은 없습니다. 세금을 정확하게 계산 하거나 로그 테이블 을 계산 하여 항공기 설계 에 도움 을 주기 위해 기어 기반 컴퓨터에서 얼마나 쉽게 추정 할 수 있습니까?

고전적인 컴퓨팅 기술의 타임 라인은 19 세기 이전에도 연장되어 있습니다. 우리는 양자 기술로이 길을 재발행하는 방법에 대한 아이디어를 가지고 있으며, 그렇게 할 경우 가능한 배당에 대한 아이디어를 가지고 있습니다. 이러한 이유로 우리는 Pascal의 adders에서 현대에 이르기까지 370 년 이상보다 훨씬 빠른 시간에 유용한 컴퓨팅 기술에 대한 개발을 재현하고자합니다. 그러나 일부 사람들, 특히 그 '약속'을 실제로 수행 할 책임이없는 사람들과 같이 유망한 사람들만큼 빠르지는 않을 것입니다.

비고

" 병렬 가산기는 어디에 있습니까? "

• 우리는 양자 컴퓨터에 의해 추가를 수행하는 대형 장치는 없지만 양자 컴퓨터에서 빠른 추가 회로를 사용하는 사람들이 있습니다. 양자 컴퓨터가해야 할 일 중 일부는 중첩 된 데이터에 대한보다 일반적인 작업을 포함합니다.

" Atlas 또는 MU5에 해당하는 것은 어디에 있습니까? "

• 솔직히 말해서, 우리는 여전히 파스칼 가산기의 최초의 신뢰할 수있는 양자 아날로그를 연구하고 있습니다. 얽힘을 교환 할 수있는 작은 고품질 모듈을 만드는 NQIT 프로젝트 (공개 : 나는 프로젝트에 참여 하지는 않았지만) 의 접근 방식이 대량 생산을 통한 신속한 확장의 경로가되기를 바랍니다. 이 경우 Pascal의 가산기, Collosus, Atlas 및 그 이상으로 몇 년 안에 갈 수 있습니다. 그러나 시간 만이 말할 것이다.

" 그들은 심지어 그들이 땅에서 벗어나지 않은 것처럼 보인다. 당신은 곧 PC 월드에서 하나를 사지 않을 것이다. "

• 그것은 완벽하게 사실입니다. 그러나 귀하가 달리 기대한다고 들었다면 이것은 PC 월드의 결함 일 것입니다. 책임있는 연구원이라면 최초의 심각한 프로토 타입 장치를 만들기 위해 열심히 노력하고 있다고 말할 것입니다.

" [PC World에서 퀀텀 컴퓨터를 구입할 수 있습니까? "

• PC World에서 Cray를 구입할 수 있습니까? 하시겠습니까? 아마. 그러나 당신의 대학은 원할 수도 있고 진지한 사업은 원할 수도 있습니다. 그 이상은 사나운 추측입니다. 저는 양자 컴퓨터가 어떻게 워드 프로세싱을 향상 시킬지 알 수 없습니다. 그러나 다시 Babbage는 그의 Difference Engine과 비슷한 것이 문자를 작성하는 데 사용될 것이라고 상상 한 적이 있습니다.

TL; DR : 저는 약 15 년 동안 양자 컴퓨터 이론을 연구 해 왔습니다. 나는 그들이 작동하지 않는다고 설득력있는 것을 보지 못했습니다. 물론 그들이 일할 수 있다는 유일한 증거는 하나를 만드는 것입니다. 지금 일어나고 있습니다. 그러나 양자 컴퓨터가하는 일과 우리가 원하는 이유는 대중의 인식과 일치하지 않습니다.

양자 컴퓨팅은 하늘에서 파이입니까? 양자 cks에 의해 엉뚱한 대중에게 멍청한 내일이 우연입니까?

"Quantum Quack"(물론 감사함)으로서, 그것은 모두 현실적이라고 말할 것입니다. 그러나 이론 은 건전합니다. 양자 역학이 올바른 한 양자 계산 이론은 정확하며, 우리는 고전 컴퓨터에서 솔루션을 효율적으로 계산하는 방법을 모르는 양자 컴퓨터를위한 효율적인 알고리즘이 있습니다. 그러나 나는 여기에 쓴 것이 회의론자를 설득시킬 수 있다고 생각하지 않습니다. 어느 쪽이든 앉아서 모든 세부 사항을 스스로 배우거나 기다려야합니다.

물론, 양자 역학은 언제든지 대체 될 수있는 이론 일 뿐이지 만, 그 예측은 이미 우리 주변의 세계를 설명하기 위해 적용되었습니다. 양자 컴퓨터는 우리가 예상치 못한 결과를 기대할 수있는 테스트되지 않은 체제로 이론을 추진하지 않고있다. 예를 들어, 양자 역학은 우리가 단기 양자 컴퓨터에서 큐 비트에 대해 이야기하는 것보다 훨씬 더 많은 성분으로 구성된 응축 물질 시스템에 이미 적용되어 있습니다. 전례없는 수준의 통제가 필요하다는 것입니다. 몇몇 사람들은 양자 컴퓨터가 작동하지 않는 이유에 대한 논쟁이 있다고 생각하지만, 내가 읽은 논쟁에서 특히 설득력있는 것을 찾지 못했습니다.

그것은 과대 광고와 뜨거운 공기입니까?

양자 컴퓨터를 둘러싼 과대 광고가 많이 있습니다. 나는 이것이 두 가지 주요 출처에서 나온 것이라고 말합니다.

• 주류 미디어와 대중 문화 (예를 들어 공상 과학 서적)에서 양자 컴퓨팅의 대중적 표현. 양자 계산에 적극적으로 참여하는 사람에게 물어보십시오. 모두가 제대로 표현되지 않았다는 데 동의 할 것입니다. 모든 것이 더 빨리 실행될 수있는 보편적 인 솔루션이라는 인상을주었습니다. 적어도 지금은 그렇지 않습니다. 엉뚱한 대중에게 멍청한 우박이 있었지만, 그것은 대부분 비전문가 중개인에 의해 진행되고있는 일을 지나치게 단순화하려는 "번역에서 잃어버린"시도를 통해 더 많이 이루어졌다.

• 연구원들. 지난 20 년 동안 사람들은 양자 컴퓨팅이 그저 지평을 넘어서고 결코 실현되지 않았다고 약속 해 왔습니다. 관찰자가 그 시점에서 병에 걸리는 것은 상당히 합리적입니다. 그러나, 현장에있는 것에 대한 저의 관점은 많은 사람들이 양자 컴퓨터를 향해 일한다고 주장하는 것이 아닙니다. 자금 지원 기관이 연구를위한 "이유"와 "충격"을 점진적으로 요구함에 따라, 양자 컴퓨팅은 양자 컴퓨터를 위해 무언가에 관심이 없더라도 많은 실험가들에게 갈 곳이되었습니다. 그들이 양자 컴퓨팅과 관련이있는 것처럼 들리기 위해 그들이하고있는 일을 왜곡시킬 수있는 방법이 있다면, 그들은 그것을하는 경향이 있습니다. 양자 컴퓨팅이 할 수있는 것은 아닙니다 하지 말고, 그것은 암시 된 것만 큼 초점이 맞지 않았습니다. 양자 정보 이론의 폭발을 약간 다른 수준에서 취하십시오. 퀀텀 컴퓨터 이론과 그 작동법에 대해 적극적으로 연구 한 이론가는 거의 없습니다.

그러나 우리는 이제 양자 컴퓨터를 만드는 데 많은 연구 투자가 이루어지고 관련 기술, 현실 및 사물이 움직이기 시작하는 임계 질량에 도달하고 있습니다. 우리는 약 50 큐 비트의 장치를 사용하여 "양자 우위"를 달성 할 수 있다는 점에서 요점을 맞추고있는 것 같습니다. 결과는 클래식 컴퓨터에서 실제로 확인할 수없는 계산을 수행합니다. 이를 달성하는 데있어 문제의 일부는 실제로 앞서 언급 한 고전적인 컴퓨팅의 빠른 진행이었습니다. 무어의 법칙 (Moore 's Law) 유형의 진보로, 고전적인 계산 능력을 기하 급수적으로 향상시키면서, 설득력있게하기 위해 우리가 달성해야 할 것에 대한 끊임없는 변화가되었습니다.

양자 컴퓨터는 비슷한 진전을 보이지 않습니다. 반대로, 그들은 심지어 땅에서 벗어난 것처럼 보이지 않습니다.

요점은, 어려운 일이며, 기본 기술을 제대로 이해하는 데 오랜 시간이 걸린다는 것입니다. 이것은 약간 불완전한 비교이지만 그리 나쁘지는 않습니다. 프로세서를 만드는 데 사용되는 리소그래피 프로세스에 대해 생각하십시오. 그들의 개발은 점진적으로 진행되어 더 작고 더 작은 트랜지스터를 만들었지 만, 진행중인 양자 효과를 다루기가 점점 더 어려워지면서 진행이 느려졌습니다. 반면, 양자 컴퓨터는 본질적으로 전체 진보적 인 개선 작업을 넘어서고 최종 결과 인 단일 원자 트랜지스터 (종류)로 바로 뛰어 들려고 노력하고 있습니다. 아마도 그것은 실험가들이 다루고있는 것에 대해 어느 정도의 통찰력을 제공 할 것입니까?

PC World에서 곧 구매하지 않을 것입니다. 당신은 할 수 있습니까?

당신이 원한다는 것도 확실하지 않습니다. 현재 퀀텀 컴퓨터는 매우 구체적인 작업에 유용 할 것으로 기대합니다. 이 경우 특정 작업을 수행하는 강력한 중앙 집중식 양자 컴퓨터 몇 대를 상상할 수 있으며 대부분의 사람들은 클래식 컴퓨터를 계속 사용합니다. 그러나 고전적인 컴퓨터 개발과 유사성을 원하기 때문에 1946 년에 영국 국립 물리 ​​연구소 책임자 인 찰스 다윈 경 (유명한 자연주의의 손자)은 다음과 같이 썼다.

... 한 기계가 전국에서 요구되는 모든 문제를 해결하기에 충분할 것입니다.

(이 변종은 Watson과 같은 사람들에 기인합니다). 이것은 매우 분명하지 않습니다. 현실은 일단 컴퓨터가 널리 사용 가능 해지면 더 많은 사용이 가능하다는 것이 었습니다. 그것은 수도 모르겠어요, 양자 컴퓨터에 대해 동일합니다. 상점에서 양자 컴퓨터를 구매하지 않는 다른 이유 중 하나는 크기입니다. 글쎄, 실제 장치는 일반적으로 작지만 모든 인터페이스 장비, 특히 모든 공간을 차지하는 냉각입니다. 기술이 향상됨에 따라 냉각 요구 사항을 줄일 수있는 점진적으로 더 높은 온도 (예 : 원래의 온도와 비교하여 고온 초전도의 진행 상태)에서 작동 할 수 있습니다.

두 가지 기술이 같은 속도로 발전 할 것으로 예상하는 이유는 무엇입니까?

간단히 말해서, 양자 컴퓨터는 엄청나게 강력하지만 고전적인 컴퓨터보다 구축하기가 훨씬 어렵습니다. 그들의 작동 이론은 더 복잡하고 최근의 물리학에 기초하여, 크기의 확대를 방해하는 더 큰 이론적 함정과 장애물이 있으며, 설계에는 엔지니어링하기가 훨씬 더 복잡한 하드웨어가 필요합니다.

양자 컴퓨터의 개발의 거의 모든 단계는 고전적인 컴퓨터와 거의 유사합니다. 그래서 당신에게 질문이 있습니다; 왜 그들을 비교합니까?

Wikipedia의 타임 라인을보고 병렬 가산기가 어디에 있는지 자문 해보십시오.

귀하의 답변이 귀하의 질문에있는 것 같습니다. Wikipedia의 타임 라인을 보면 1959 년부터 2009 년까지 매우 느리게 발전했습니다. 우리가 0에서 1로 갈 때까지는 주로 이론적 인 작업이었습니다 .

그 이후로 불과 9 년 동안 진행 속도는 2 큐 비트에서 72 개로, dwave를 2000 큐 비트까지 포함 시키면 엄청나게 발전했습니다. 그리고 클라우드에 액세스 할 수있는 작업이 있습니다. 지난 60 년간의 진전 상황을 그래프 로 나타내시오. 당신이 원하는 곡선의 무릎과 진술에 대한 반박을 보게 될 것입니다. 그러나 제가 아는 한, 양자 컴퓨팅은 아무것도하지 않았습니다.

Atlas 또는 MU5에 해당하는 곳은 어디입니까?

이것이 귀하의 질문에 대한 척도입니까?

당신은 할 수 있습니까? 그것은 과대 광고와 뜨거운 공기입니까? 양자 컴퓨팅은 하늘에서 파이입니까? 양자 cks에 의해 엉뚱한 대중에게 멍청한 내일이 우연입니까?

예. 아니, 아니.

그렇지 않다면 왜 안됩니까?

참조 된 타임 라인에서 알 수 있듯이 사람들은 양자 알고리즘뿐만 아니라 큐 비트의 수와 안정성에서 상당한 진전을 이루고 있습니다.

사람들에게 미래를 예측하도록 요청하는 것은 항상 실패로 가득 차기 때문에 이러한 사이트의 대부분은 '의견 기반'질문을 허용하지 않습니다.

아마도 더 구체적인 (비 의견에 근거한) 질문이 귀하의 질문에 더 잘 맞을 것입니다.

여기에있는 대부분의 사람들에게 슬픈 사실은 존 더 필드 (요구자)가 옳다는 것입니다.

양자 컴퓨터가 가치가 있다는 증거는 없습니다.

그러나 양자 컴퓨팅 (IBM, Google, Intel, Microsoft 등)에 투자 한 회사의 경우, 성공을 거두면 기하 급수적으로 더 빨리 문제를 해결할 수 있기 때문에 퀀텀 컴퓨팅에 투자 한 회사는 전적으로 가치가 있습니다. 고전적인 컴퓨터보다, 그리고 그들이 성공하지 못하면 그들이 사용할 수있는 수십억 달러의 찌그러짐을 넣지 않았습니다.

지금까지 실패라고 할 수있는 유용한 양자 컴퓨터를 구축하려는 시도는 적어도 초전도체, 광 자학, 심지어 양자 이론 자체를 이해하는 데있어 진보로 이어졌습니다. 양자 역학 분석에 사용되는 많은 수학이 양자 정보 이론의 맥락에서 개발되었습니다.

그리고 마지막으로 양자 컴퓨터는 시장에 출시되지 않았지만 Toshiba, HP, IBM, Mitsubishi, NEC 및 NTT의 양자 통신 장치는 이미 시장에 나와 있습니다.

결론적으로, 나는 양자 컴퓨팅이 결코 가치가 없을 수 있다는 John Duffield에 동의합니다. 그러나 양자 통신은 이미 시장에 나와 있으며 양자 컴퓨팅을 현실화하려는 우리의 실패한 시도를 위해 많은 새로운 과학, 수학 및 공학 (예 : 초전도체)이 개발되었습니다.

모든 좋은 질문과 마찬가지로 요점은 당신이 의미하는 것입니다. 퀀텀 컴퓨터를 개발하는 신생 기업의 CTO로서, 퀀텀 컴퓨팅이 하늘에 불과하다는 제안에 중점을 두어야합니다.

그러나 당신은 "언제나 PC 월드에서 곧 사지 않을 것"이라고 주장합니다. 이것은 동의 할뿐만 아니라 가까운 장래에 당신이 할 수 없을 것이라고 제안 할 것입니다.

왜 그런 겁니까? 첫째, 양자 컴퓨터를 만들지 못하게하는 공학적 이유가없고 실제로 우리가 훨씬 더 오랫동안 컴퓨터를 만들지 못하게하는 이유가 없기 때문에 유효합니다. 두 번째로, 그것은 고전적인 컴퓨터를 만드는 것보다 양자 컴퓨터를 만드는 것이 더 어렵 기 때문입니다 (극한의 온도 또는 매우 좋은 진공과 같은 특수한 조건이 필요하고 속도가 느립니다). 양자 컴퓨터가 탁월한 문제. 계산하거나 오래된 암호를 해독하여 약물 검색을 수행하거나 일부 기능을 가속화하기 위해 랩톱이 필요하지는 않지만 (특히 옷장 크기의 지원 장비와 함께 제공되는 경우가 아닌) 일부 기능을 수행하려면 하나 또는 몇 개의 슈퍼 컴퓨터가 필요합니다.

양자 컴퓨터를 막는 엔지니어링 문제가 없다고 말할 수있는 이유는 무엇입니까? 하나의 예만으로도 충분할 것입니다. 그러므로 제가 가장 잘 알고있는 기술, 전문적으로 추구하는 기술을 선택합니다. 이온 트랩 기반 양자 컴퓨팅에서 필요한 모든 구성 요소가 입증되었습니다. 충실도가 높은 범용 양자 게이트가 있습니다. 적절한 성능으로 이온을 이동 시키려고 시도합니다 (이온을 이온 스트링에서 분리 및 재결합, 경로를 따라 이동 및 경로의 교차를 통해). 또한 게이트 작동과 비슷한 충실도에서 초기화, 측정 등이 가능합니다. 대규모의 범용 이온 트랩 기반 양자 컴퓨터가 구축되는 것을 방지하는 유일한 방법은 과학자들과 함께 개별 기여를 한 과학자들을 확보하는 것과 관련이 있습니다.

기술적 인면에서 곧 위업을 달성 할 수있는 방법에 대해서만 이야기하고 싶지만, 저는 우리의 변리사 (및 회사의 모든 CEO)를 약간 화나게 할까 걱정됩니다. 요약하면 다음과 같습니다.

양자 컴퓨팅이 실제로 하늘에서 파이라면, 뒤를 돌아 보면, 미래의 사람들은 그것을 최초의 마이크로 컴퓨터처럼 낮은 매달린 과일로 인식 할 것입니다.

다른 답변에서 지적했듯이 많은 큐 비트로 구성된 범용 양자 컴퓨터를 개발하는 데 많은 기술적 과제가 있습니다. 이 검토 기사를 참조하십시오 . 그러나, 최초의 범용 양자 컴퓨터에 도달하기 전에 특정 사소한 양자 컴퓨팅 결과를 얻는 해결 방법이있을 수 있습니다.

고전적인 컴퓨팅 장치는 최초의 범용 컴퓨터가 만들어지기 오래 전부터 존재했습니다. 예를 들어 미분 방정식을 수치 적으로 풀기 위해 커패시터, 코일 및 저항으로 구성된 전기 회로를 구성하여 특정 지점 간의 전압이 해결하려는 것과 동일한 미분 방정식을 충족시킬 수 있습니다. 이 방법은 디지털 컴퓨터의 출현 이전에 천체 물리학에서 널리 사용되었습니다.

양자 컴퓨팅의 경우, Feynman이 양자 컴퓨팅이라는 아이디어를 생각해 냈을 때, 그는 일반 컴퓨터를 사용하여 특정 물리적 시스템의 양자 역학적 특성을 시뮬레이션하는 데 어려움이 있다고 주장했습니다. 그는 시스템 자체가 일반 컴퓨터로는 해결하기 어려운 수학적 문제를 해결한다는 점을 지적하면서 논쟁을 돌렸다. 시스템의 양자 역학적 특성으로 인해 일반 컴퓨터를 사용하여 해결하기 어려운 문제를 해결할 수있는 양자 역학 장치를 만들 수 있는지 고려할 수 있습니다.