量子计算机是模拟的吗?


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几十年前,我们曾经有过模拟计算机。现代计算机是数字的。那昆腾计算机呢?是模拟还是数字?我问这个问题是因为qubit可以同时做很多事情。


在某些方面,“两者都不”。模拟计算机通常被认为是“古典物理学”,即牛顿物理学。一台著名的模拟计算机是巴贝斯
vzn 2014年

我正在搜索“量子计算机将成为模拟计算机”,并提出了这个问题。惊人的未来如何来临:)
斯拉夫(Slav)

Answers:


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不,量子计算机与模拟计算机不同(至少在原理上)。

模拟计算机通过构建遵循与数学问题相同的约束/定律的物理系统来模拟要解决的(数学)问题。答案是通过观察和测量物理模拟的行为而获得的。它的准确性是模拟的准确性(可能存在寄生效应),初始条件的准确性,尤其是问题参数的设置以及结果的度量。

准确性也可能会受到用于模拟的现象的适用范围的限制。例如,如果答案是由某个容器中的水位给出的,则可能会受到毛细作用的影响(可以在一定程度上加以解释),并且由于测量水位的精度比容器的直径更精确,因此可能会受到限制。分子可能不是很有意义。

我曾经认为主要的区别在于,模拟计算原则上是基于连续法则的模拟,其中涉及实数,而数字计算则仅对可数集进行操作。但是,根据当前在计算理论方面的知识,这种区分可能是天真的,因为我怀疑物理学也可以仅使用可计算的实数形式化,而其中只有可数的实数。

量子计算将主要允许您并行执行多个数字计算(简单地说)。它始终是多个计算的有限叉积,因此停留在可数领域。您可能将其视为自动机的跨产品构造,该自动机可模拟两个或更多个对更简单的自动机的计算(尽管它比我所了解的要普遍得多)。这些有限的叉积构造永远不会离开可数领域。


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通常,量子计算被认为是数字计算,但是存在一种称为“连续可变量子计算机”或CVQC的量子计算机变体,可以将其视为模拟计算机。我相信它们主要用于量子模拟,但是它们不是我研究过的东西,因此除首字母缩写词外,我对它们的了解不多。

话虽如此,关于“数字”量子计算机的事情似乎非常相似。例如,假设您从处于基态的量子寄存器开始,然后统一演化状态,最后测量状态。

从某种意义上说,您从零位的经典位数组开始,然后以经典位的数组结束,这是计算的结果,但是它们之间的unit进化似乎非常相似。必须使用复杂的矩阵对其进行建模,并且由unit变换产生的状态具有真实的振幅等。但是由于输出显然是数字的,因此我们将其视为数字计算。

如果我们可以“测量”一个轴旋转的电子(例如)并获得任意实数值,那么量子计算将是模拟的……但是,我们将生活在一个甚至更怪异的物理学中的其他宇宙中:P



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我相信我理解您的问题的基础:在普通现代计算机中以一位编码的信息可以用两个(二进制)值描述,通常写为0或1或(对于所讨论的问题而言更好)写为+1或-1。但是,如果您愿意,可以用图形方式将其描述为类地球的北极或南极。这将是描述信息如何保存信息的不必要的复杂方法,但这是合法的。如果导航仪仅存在于两个极点,他们会不愿意使用模拟地球仪吗?

量子计算机中编码的信息不能以+1或-1的形式写入,基本上是因为以qubit(量子计算机的等效位)编码的信息可以具有+1到-1之间的任何值。一种描述方式是在球体上,就像地球一样,具有类似的纬度和经度标记。

这样的球体可以是Bloch球体,它是从实心球形几何和三角学中借用的单位球体。我们可以给这样一个球体的经度和纬度线。坏的新消息是,现在在两极之间编码一个点需要较少的熟悉触发和复数。好消息是,可以清楚地评估任何这样的点,包括描述以qubit编码的信息。是的,实际上这个Bloch球类似于一个明显的模拟地球!从这个意义上说,我同意。可以设想量子计算机依赖模拟数学工具。

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