양자 컴퓨팅은 어떤 용도로 사용 되었습니까?

이 사이트에서 우리 대부분은 양자 컴퓨팅이 작동 할 것이라고 생각합니다. 그러나 악마의 옹호자를 연주합시다. 보편적 인 양자 컴퓨터를 향한 추가 개발을 방해하는 근본적인 걸림돌을 갑자기 쳤다고 상상해보십시오. 아마도 우리는 논쟁을 위해 50-200 큐 비트의 NISQ 디바이스 (Noisy, Intermediate Scale Quantum)로 제한되어있을 것입니다. (실험적) 양자 컴퓨팅에 대한 연구가 갑자기 중단되고 더 이상 진전이 이루어지지 않습니다.

양자 컴퓨터 연구에서 이미 좋은 점은 무엇입니까?

이것은 실현 가능한 양자 기술을 의미합니다. 가장 확실한 후보는 양자 키 분배 일뿐 아니라 다른 분야에 적용되는 기술적 결과이기도합니다. 단순한 항목 목록이 아니라 각 항목에 대한 간단한 설명이 필요합니다.

비슷한 기술을 사용하는 흥미로운 응용 프로그램이 많이 있습니다. 양자 컴퓨팅을 위해 일하는 많은 실험실들도이 어플리케이션들과 함께 논문을 발표합니다.

여기 몇 가지가 있습니다 :

모든 광학 계산. 개인적으로 이것은 신경 네트워크 (및 행렬 곱셈 및 비선형 함수를 포함하는 다른 알고리즘) 를 빠르게 처리하는 데 유용한 것으로 나타났기 때문에 양자 컴퓨팅보다 더 잠재력이 있다고 생각합니다 . 이러한 온칩 시스템은 측정 기반 선형 양자 컴퓨팅 과 동일한 실험실 (및 동일한 사람들)에서 만들어집니다 . 반도체 클럭 속도보다 빠르게 작동 할 수있는 시스템을 설계하고, 조명을 사용하여 최소 전력 당 작동을 낮추고, 병렬화를 늘리면 알고리즘 아키텍처를 변경할 필요없이 매우 멀리 갈 수 있습니다.

양자 시뮬레이션 . "양자 컴퓨터"에 대한 Richard Feynman의 꿈은 이제 "양자 아날로그 시뮬레이터"라고합니다. 자연은 자연처럼 행동합니다. 수소 원자의 작동 방식을 분석적으로 또는 디지털 방식으로 계산하는 것은 어려울 수 있지만, 유사한 Hamiltonian 시스템을 사용하면 "수학을 할 수 있습니다". 이러한 양자 시뮬레이터 에는 광학 격자 ( 이온의 양자 계산에 종종 사용됨 )를 사용할 수 있습니다. 기본 물리학을 사용하여 분자를 계산하는 것은 매우 어렵고 화학은 이러한 어려움을 다루는 휴리스틱으로 가득합니다.

양자 상태 재구성 . 양자 정보 및 컴퓨팅에서 일반적으로 언급되지 않은 공개 문제는 높은 qbit 얽힌 상태를 재구성하는 방법입니다. 양자 컴퓨팅이 제대로 작동하지 않더라도 이러한 공개 질문에 대한 진보는 미래에 도움이 될 수 있습니다 (예 : 주요 배포 프로토콜 및 정보 이론).

양자 커뮤니케이션. 양자 키 배포 는 아마도 양자 정보에서 지금까지 만들어진 유일한 실제 응용 프로그램 일 것입니다. 도청의 위험없이 정보를 안전하게 전송할 수 있습니다. 고 충실도 광자 게이트 작업 (양자 컴퓨터 용으로 생성)은 효율적인 양자 중계기를 허용 하여 이동 가능한 최대 거리를 연장 할 수 있습니다.

여분의 재미있는 것들. 개인적으로, 뇌가 양자 컴퓨터라면 가장 흥미로운 것은 대답하는 것입니다. 양자 컴퓨터가 될 수있는 뇌의 가능성은 지난 10 년 동안 많은 물리학 자들에 의해 시선을 돌 렸으며, 일관성을 파괴하기 위해 뇌가 고온을 일축하지는 않았지만, 평판이 좋은 (그리고 훌륭한) 물리학 자들은 최근이 개념에 도전 해왔다. 하나는 핵 스핀 이 어떻게 양자 정보의 매개자가 될 수 있는지에 대해 논의하고 , 다른 하나 는 축삭이 도파관으로 작동하는지 조사하기 위해 실험을 수행하는 방법에 대해 논의합니다.

기본 양자 역학 실험 수행 및 점검 IBM과 Alibaba의 양자 클라우드 컴퓨터를 사용하기 전에 간단한 CHSH 또는 GHZ 실험을 수행하려면 값 비싼 실험실이 필요합니다. 물론 IBM 컴퓨터의 큐 비트에는 허점이 없지만 많은 교육 기관과 칼리지 스쿨은 물리 예산 내에서 더 나은 실험 시설을 구입할 수 없었습니다. 따라서 기본적인 양자 역학 실험은 매우 쉽게 수행 될 수 있습니다.

양자 프로그래밍 도구 및 실험 이제 컴파일러 및 매핑 알고리즘과 같은 양자 컴퓨터 도구 프로그래밍에 대한 기본 연구를 실제 머신에서 테스트 할 수 있습니다.

이로 인해 IBM 컴퓨터에만 적용되는 실제 및 테스트 된 퀀텀 알고리즘이 포함 된 113 개의 논문이 발표되었습니다. qc 논문

양자 컴퓨터의 이론적 능력에 대해 생각하면 고전적인 컴퓨터 이론에 대한 중요한 통찰력이 생겼습니다.

한 가지 예는 (고전적인) 복잡성 등급 PP 가 교차로에서 폐쇄 되었다는 증거입니다 . Beigel, Reingold 및 Spielman으로 인해 순전히 고전적인 증거가 있었지만 양자 컴퓨팅의 개념을 사용 하는 더 간단한 증거 가 있습니다 .

보다 인상적인 예는 양자 Kerendis-Prakash 알고리즘에서 영감을 얻은 Ewin Tang과 공동 작업자가 발견 한 고전적인 추천 알고리즘 ( 1 , 2 , 3 )입니다. 이 알고리즘은 실제로 새 것이 었으며 양자 알고리즘의 영감 없이는 발견되지 않았을 수 있습니다.

기존 컴퓨터를 무조건 성능을 능가하는 방식으로 NISQ 장치를 실행하면 ECT ( Extended Church-Turing Thesis)가 무효화 됩니다.

(확장되지 않은) 교회 튜링 논문에 대해 쓰여진 방대한 주제는 마음의 철학과 같은 철학에 영향을 미칩니다.

ECT가 반증 가능할뿐만 아니라 충분히 높은 차원에서 고도로 얽힌 상태를 안정적으로 준비하는 NISQ 장치의 존재로 인해 거짓 일 가능성이 크다는 사실 도 마찬가지로 심오한 철학적 의미를 지니고 있다고 생각합니다.

철학 교장을지도하는 것이 실험실에서 위조 될 수있는 경우는 거의 없습니다.