O que é um algoritmo quântico?

Um algoritmo quântico é um conjunto de instruções do computador para analisar problemas que não se baseiam em cálculos matemáticos ou probabilísticos clássicos, mas, em vez disso, usa a natureza única da realidade quântica em que um único bit de dados pode representar dois valores opostos, como um e um zero na lógica binária. No sentido mais rigoroso, um algoritmo quântico requer um computador quântico funcionar, que não existe em nenhuma forma fabricada a partir de 2011. Ciência da computação teórica, no entanto, pelo menos criou análogos para o cálculo do algoritmo quântico verdadeiro em 2011, com exemplos como Deutsch, Shor e Grover Algorithms.

O algoritmo quântico Deutsch foi inventado em 1985 e nomeado após o físico-britânico Israel, David Deutsch, que trabalha na Universidade de Oxford, no Reino Unido. O algoritmo de Deutsch, como a maioria dos conjuntos de instruções de computador na computação quântica, são valorizados para o seu ABILidade de atuar como uma espécie de atalho para o processamento de problemas e, portanto, a solução de problemas no nível do microchip. Na computação probabilística padrão, todos os estados possíveis para soluções para problemas devem receber um valor de distribuição e os cálculos são realizados em todos eles para determinar qual resposta ou valor tem a maior probabilidade de estar correto. Na computação quântica usando o algoritmo Deutsch, todo estado de solução possível é combinado no que é conhecido como um vetor de unidade que se move em direção a um tipo específico de solução ou transformação de estado. Isso se baseia em um princípio conhecido como superposição quântica aplicada à matemática, onde as soluções para os problemas devem existir em todos os estados possíveis simultaneamente, eliminando essencialmente a necessidade de um longo processamento lógico probabilístico.

Os algoritmos quânticos Shor e Grover atuam de maneira semelhante, mas são projetados para tipos específicos de processamento de computador. O algoritmo shor é usado para fatoração matemática, umND O algoritmo Grover para procurar dados significativos em listas ou bancos de dados computadorizados que não possuam uma estrutura definível. Embora ambos os algoritmos sejam executados em sistemas clássicos de computadores que façam tipos padrão de processamento, seu design demonstrou ser muito superior aos algoritmos clássicos baseados em probabilidade para os mesmos tipos de tarefas. O algoritmo de Shor é exponencialmente mais rápido e o de Grover é quadraticamente mais rápido, ou de um valor quadrado mais rápido que a metodologia de computação padrão. O algoritmo quântico Shor recebeu o nome de Peter Shor, um professor americano de matemática que o desenvolveu em 1994, e o algoritmo Quantum Grover recebeu o nome de Lov Grover, um cientista da computação indiano-americano que o desenvolveu em 1996.

Um dos aspectos únicos da computação quântica é que os cálculos não se baseiam em valores discretos que podem ser arbitrariamente separados, mas existem em um estado de emaranhamento quântico. Os valores padrão em um cálculo entram em um estado de SUPA eposição onde todos são manipulados exponencialmente como amplitudes ou faixas de valor e que cada bit ou qubit de informação é considerado emaranhado um com o outro. Isso torna cada ponto de dados interdependente e não um valor discreto, como na computação tradicional, que é a base de como os algoritmos quânticos podem ser muito mais rápidos no processamento de dados do que os algoritmos tradicionais.