Co to jest algorytm kwantowy?

Algorytm kwantowy to zestaw instrukcji komputerowych do analizy problemów, które nie są oparte na klasycznych obliczeniach matematycznych lub probabilistycznych, ale zamiast tego wykorzystuje unikalną naturę rzeczywistości kwantowej, w której pojedynczy bit danych może reprezentować dwie przeciwne wartości, takie jak oba jedeni zero w logice binarnej.W najściślejszym znaczeniu algorytm kwantowy wymaga funkcjonowania komputera kwantowego, który nie istnieje w żadnej produkowanej formie od 2011 r. Teoretyczna informatyka, jednak przynajmniej utworzyła analogi do prawdziwego obliczenia algorytmu kwantowego od 2011 r., Ze przykładami, z takimi przykładamiJak algorytmy Deutsch, Shor i Grover.

Algorytm kwantowy Deutsch został wynaleziony w 1985 roku i nazwany na cześć izraelsko-britowskiego fizyka Davida Deutscha, który pracuje na Oxford University w Wielkiej Brytanii.Algorytm Deutschs, podobnie jak większość zestawów instrukcji komputerowych w obliczeniach kwantowych, są cenione za ich zdolność do działania jako rodzaj skrótu do problemów z przetwarzaniem, a zatem rozwiązywanie problemów na poziomie mikroczipowym.W standardowym przetwarzaniu probabilistycznym wszystkie możliwe stany rozwiązań problemów należy podać wartość rozkładu, a obliczenia są przeprowadzane na wszystkich z nich, aby ustalić, która odpowiedź lub wartość ma najwyższe prawdopodobieństwo poprawności.W obliczeniach kwantowych za pomocą algorytmu Deutsch każdy możliwy stan rozwiązania jest łączony w tak zwany wektor jednostkowy, który przesuwa się w kierunku określonego rodzaju transformacji rozwiązania lub transformacji stanu.Opiera się to na zasadzie znanej jako superpozycja kwantowa jako stosowana w matematyce, w której oczekuje się, że rozwiązania problemów będą istniały jednocześnie we wszystkich możliwych stanach, zasadniczo eliminując potrzebę długiego probabilistycznego przetwarzania logiki.

Shor i Grover Quantum Algorytmów działają w podobny sposób, ale są przeznaczone do określonych rodzajów przetwarzania komputerowego.Algorytm shor jest używany do faktoringu matematycznego, a algorytm Grovera do wyszukiwania znaczących danych na skomputeryzowanych listach lub bazach danych, w których brakuje definiowalnej struktury.Chociaż oba algorytmy są uruchamiane w klasycznych systemach komputerowych, które wykonują standardowe rodzaje przetwarzania, wykazano, że ich projekt jest znacznie lepszy niż klasyczne algorytmy oparte na prawdopodobieństwie dla tych samych rodzajów zadań.Algorytm shors jest wykładniczo szybszy, a hrawienki jest kwadratycznie szybsze lub ma wartość kwadratową szybciej niż standardowa metodologia obliczeń.Algorytm Shor Quantum pochodzi od Petera Shora, amerykańskiego profesora matematyki, który opracował go w 1994 r., A algorytm Grover Quantum nosi nazwę LOV Grover, indyjsko-amerykańskiego informatyka, który opracował go w 1996 roku. Jeden z wyjątkowych unikalnychAspekty obliczeń kwantowych polega na tym, że obliczenia nie są oparte na wartościach dyskretnych, które mogą być dowolnie rozdzielone, ale zamiast tego istnieją w stanie splątania kwantowego.Wartości standardowe w obliczeniach wprowadzają stan superpozycji, w którym wszystkie są manipulowane wykładniczo jako amplitudy lub zakresy wartości i mówi się, że każdy bit lub qubit informacji są ze sobą uwikłane.To sprawia, że każdy punkt danych jest współzależny, a nie dyskretny, jak w tradycyjnym obliczeniu, co jest podstawą tego, w jaki sposób algorytmy kwantowe mogą być o wiele szybsze w przetwarzaniu danych niż tradycyjne algorytmy.