Co je to kvantový algoritmus?

Kvantový algoritmus je sada počítačových instrukcí pro analýzu problémů, které nejsou založeny na klasických matematických nebo pravděpodobnostních výpočtech, ale místo toho používá jedinečnou povahu kvantové reality, kde jediný kousek dat může představovat dvě protichůdné hodnoty, jako je například jedna a nula v binární logice. V nejpřísnějším smyslu vyžaduje kvantový algoritmus kvantový počítač, který bude fungovat v žádné vyráběné podobě od roku 2011. Teoretická informatická věda však přinejmenším vytvořila analogy k výpočtu skutečného kvantového algoritmu od roku 2011, s příklady, jako je Deutsch, Shor a Grover Algorithms.

.

DEUTSCH QUANTUM ALLGORITMM byl vynalezen v roce 1985 a pojmenován po izraelském britském fyzikáře Davidovi Deutschem, který pracuje na Oxfordské univerzitě ve Velké Británii. Algoritmus Deutsch, stejně jako většina sad počítačových pokynů v kvantovém výpočtu, se oceňuje pro jejich ABILity působí jako druh zkratky pro problémy se zpracováním, a proto řešení problémů na úrovni mikročipů. Ve standardním pravděpodobnostním výpočtu musí být všechny možné stavy pro řešení problémů poskytnuty distribuční hodnotu a výpočty jsou prováděny na všech z nich, aby se určilo, která odpověď nebo hodnota má nejvyšší pravděpodobnost správné. V kvantovém výpočtu pomocí algoritmu Deutsch je každý možný stav řešení kombinován do toho, co se nazývá jednotkový vektor, který se pohybuje směrem ke specifickému typu řešení nebo transformace stavu. To se spoléhá na princip známý jako kvantová superpozice, která se vztahuje na matematiku, kde se očekává, že řešení problémů ve všech možných stavech současně existují, což v podstatě eliminuje potřebu zdlouhavého pravděpodobnostního logického zpracování.

Kvantové algoritmy Shor a Grover působí podobným způsobem, ale jsou navrženy pro specifické typy počítačového zpracování. Algoritmus Shor se používá pro matematické faktoring, aA Algoritmus Grover pro vyhledávání smysluplných dat v počítačových seznamech nebo v databázích, které postrádají definovatelnou strukturu. Ačkoli oba algoritmy jsou prováděny na klasických počítačových systémech, které provádějí standardní typy zpracování, bylo prokázáno, že jejich návrh je mnohem lepší než klasické algoritmy založené na pravděpodobnosti pro stejné typy úkolů. Shorův algoritmus je exponenciálně rychlejší a Grover je kvadraticky rychlejší nebo má na druhou hodnotu rychlejší než standardní metodika výpočetní techniky. Kvantový algoritmus Shor je pojmenován po Peter Shor, americkém profesorovi matematiky, který ji vyvinul v roce 1994, a Grover Quantum Algoritmus je pojmenován po Lov Grover, indicko-americkém počítačovém vědce, který jej vyvinul v roce 1996.

Jedním z jedinečných aspektů kvantového výpočtu je to, že výpočty nejsou založeny na diskrétních hodnotách, které lze libovolně oddělit, ale místo toho existují ve stavu kvantového zapletení. Standardní hodnoty ve výpočtu vstupují do stavu SUPErpozice, kde jsou všichni manipulovány exponenciálně jako amplitudy nebo rozsahy hodnoty a každý bit nebo qubit informací se říká, že je zamotán. Díky tomu je každý datový bod vzájemný a ne diskrétní hodnotou jako v tradičním výpočtu, což je základem toho, jak mohou být kvantové algoritmy mnohem rychlejší při zpracování dat než tradiční algoritmy.