از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

در محاسبات کوانتومی ، برتری کوانتومی یا مزیت کوانتومی هدف نشان دادن این است که یک دستگاه کوانتومی قابل برنامه ریزی می تواند مشکلی را حل کند که هیچ کامپیوتر کلاسیکی نمی تواند در هر زمان ممکن حل کند (بدون توجه به مفید بودن مسئله). [1] [2] [3] از نظر مفهومی، برتری کوانتومی هم شامل وظیفه مهندسی ساخت یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمند و هم وظیفه محاسباتی-پیچیدگی-نظری یافتن مسئله ای است که می تواند توسط آن کامپیوتر کوانتومی حل شود و دارای سرعت فوق چند جمله ای است. شناخته شده ترین یا ممکن ترین الگوریتم کلاسیک برای آن کار. [4] [5] این اصطلاح توسط ابداع شدجان پرسکیل در سال 2012، [1] [6] اما مفهوم مزیت محاسباتی کوانتومی، به ویژه برای شبیه سازی سیستم های کوانتومی، به پیشنهادات کوانتومی یوری مانین (1980) [7] و ریچارد فاینمن (1981) برمی گردد. محاسبه. [8] نمونه‌هایی از پیشنهادها برای نشان دادن برتری کوانتومی شامل پیشنهاد نمونه‌برداری بوزون آرونسون و آرخیپوف، [9] مشکلات حلقه خوشه‌ای ناامیدکننده تخصصی D-Wave ، [10] و نمونه‌برداری از خروجی مدارهای کوانتومی تصادفی است . [11] [12]

یکی از ویژگی های قابل توجه برتری کوانتومی این است که می توان آن را به طور عملی توسط رایانه های کوانتومی کوتاه مدت به دست آورد، [6] زیرا برای انجام هر کار مفیدی به رایانه کوانتومی نیازی ندارد [13] یا استفاده از تصحیح خطای کوانتومی با کیفیت بالا ، [14]. ] که هر دو هدف بلند مدت هستند. [2] در نتیجه، محققان برتری کوانتومی را در درجه اول یک هدف علمی می‌دانند، با تأثیر نسبتاً کمی بر قابلیت تجاری آینده محاسبات کوانتومی. [2]از آنجا که این هدف، ساخت یک کامپیوتر کوانتومی که بتواند کاری را انجام دهد که هیچ کامپیوتر موجود دیگری نمی تواند عملی کند، در صورت بهبود کامپیوترهای کلاسیک یا الگوریتم های شبیه سازی، می تواند دشوارتر شود، برتری کوانتومی ممکن است به طور موقت یا مکرر به دست آید، و ادعای دستیابی به برتری کوانتومی را تحت تاثیر قرار دهد. بررسی قابل توجه [15] [16]

فهرست

• 1زمینه
  • 1.1برتری کوانتومی در قرن بیستم
  • 1.2پیشرفت در قرن بیست و یکم
• 2پیچیدگی محاسباتی
• 3آزمایش های پیشنهادی
  • 3.1الگوریتم شور برای فاکتورگیری اعداد صحیح
  • 3.2نمونه برداری بوزون
  • 3.3نمونه برداری از توزیع خروجی مدارهای کوانتومی تصادفی
• 4انتقادات
  • 4.1حساسیت به خطا
  • 4.2انتقاد از نام
• 5همچنین ببینید
• 6منابع

پس زمینه [ ویرایش ]

برتری کوانتومی در قرن بیستم [ ویرایش ]

در سال 1936، آلن تورینگ مقاله خود را با عنوان "درباره اعداد قابل محاسبه" [17] در پاسخ به مسائل هیلبرت در سال 1900 منتشر کرد. مقاله تورینگ چیزی را توصیف می‌کند که او «ماشین محاسباتی جهانی» نامید که بعدها به عنوان ماشین تورینگ شناخته شد . در سال 1980، پل بنیوف از مقاله تورینگ برای پیشنهاد امکان سنجی نظری محاسبات کوانتومی استفاده کرد. مقاله او، "کامپیوتر به عنوان یک سیستم فیزیکی: یک مدل میکروسکوپی مکانیکی کوانتومی هامیلتونی از کامپیوترها که توسط ماشین های تورینگ ارائه شده است" [18] اولین مقاله ای بود که نشان داد می توان ماهیت برگشت پذیر محاسبات کوانتومی را تا زمانی که انرژی تلف شده خودسرانه کم است. در سال 1981، ریچارد فاینمننشان داد که مکانیک کوانتومی را نمی توان بر روی دستگاه های کلاسیک شبیه سازی کرد. [19] در طول یک سخنرانی، او این جمله معروف را بیان کرد، "طبیعت کلاسیک نیست، لعنتی، و اگر می خواهید شبیه سازی از طبیعت بسازید، بهتر است آن را مکانیکی کوانتومی کنید، و به قول گلی این یک مشکل فوق العاده است. زیرا به نظر آسان نیست.» [19] بلافاصله پس از این، دیوید دویچ توضیحاتی را برای ماشین تورینگ کوانتومی ارائه کرد و الگوریتمی را طراحی کرد که برای اجرا بر روی یک کامپیوتر کوانتومی ایجاد شد. [20]

در سال 1994، زمانی که پیتر شور الگوریتم شور را فرموله کرد و روشی را برای فاکتورگیری اعداد صحیح در زمان چند جمله ای ساده کرد ، پیشرفت بیشتری به سمت برتری کوانتومی حاصل شد . [21] بعداً در سال 1995، کریستوفر مونرو و دیوید واینلند مقاله خود را با عنوان "نمایش یک دروازه منطقی کوانتومی بنیادی" منتشر کردند، [22] که اولین نمایش یک دروازه منطقی کوانتومی ، به ویژه دو بیتی " کنترل شده-نه " را نشان داد. . در سال 1996، لاو گروور پس از انتشار الگوریتم خود، الگوریتم گروور ، به ساخت یک کامپیوتر کوانتومی علاقه مند شد.، در مقاله خود "یک الگوریتم مکانیکی کوانتومی سریع برای جستجوی پایگاه داده". [23] در سال 1998، جاناتان آ. جونز و میشل موسکا "پیاده سازی یک الگوریتم کوانتومی برای حل مسئله دویچ در یک کامپیوتر کوانتومی رزونانس مغناطیسی هسته ای" را منتشر کردند، [24] که نشان دهنده اولین نمایش یک الگوریتم کوانتومی است.