Hur fungerar en kvantdator egentligen

Trots att jag har någorlunda koll på de vanligaste kvantmekaniska fenomenen, som superposition, sammanflätning och tunnling, så greppar jag ändå inte hur en kvantdator fungerar eller vad som händer i den.

Ta en uppgift, som jag tror både en vanlig och en kvantdator skulle kunna lösa. Beräkna primtalen i en nummerserie från 1 till n med mellanrummet 1 det vill säga 1, 2, 3 ..... n kan du bestämma själv, men för en vanlig dator i varje fall, blir det tidsödande om n är väldigt stort. I en vanligt dator kan du använda två program. Ett för att välja tal att testa. Helt enkelt att välja 1, 2 o.s.v till n. Det andra gör själva beräkningen och visar om det är ett primtal eller inte. Men vad gör en kvantdator? Såklart är det program två, som är mest intressant här.

Kan du visa med någon annan uppgift, som utförs, får du gärna det. Nöjd om det är begripligt och förklarar principen.

Vad jag har hört så räknar kvantdatorn på problemet i flera olika dimensioner samtidigt. Har ingen aning om hur det fungerar, om det är sant eller om det har med dina fråga att göra!
Men intressant är det iallafall!

Matematiska och naturvetenskapliga uppgifter --> Fysik, matematik och teknologi
/Moderator

Flera dimensioner samtidigt? Ja i varje fall är det flera ettor och nollor samtidigt i nån krets Qbit kanske. Det är ju det som är superposition om jag förstått rätt. Men det säger inte mig särskilt mycket om hur det går till eller vad som händer med indata.

Kan inte direkt säga att jag förstår mig på hur det fungerar, men jag vet att Shors algoritm kan användas till det. Du kan läsa om den på Wikipedia och se om du förstår. https://en.wikipedia.org/wiki/Shor%27s_algorithm

Här är en video som förklarar det hela kort https://www.youtube.com/watch?v=FRZQ-efABeQ

Förstår knappt alls hur det fungerar.

Men det verkar som att kvantdatorer är bra på att beräkna stora mängder av data.

Hitta den bästa kombinationen av kanske en miljon eller en miljard lösningar på ett stort komplext problem med flera möjliga bra och mindre bra lösningar.

Simuleringar.
Stora mängder data.
Där fler svar kan vara sanna men ett svar kanske är mer användbart.

Om kvantdatorn ska räkna 1 + 1 är en vanlig dator lika snabb eller mycket snabbare.

Såg en artikel på YouTube en gång där jag tror de förklarade det så att:

Eftersom cubitarna kan vara i varje position samtidigt.

Så ställer man en fråga.
Men man visar alla svaren först.

Så ändrar man lite på frågan tills man hittar en fråga som passar bäst till något av svaren.
Då har man alltså fått svaret på sin fråga men man var tvungen att ändra lite på frågan så man hittade en kombination som kändes mest användbar i förhållande till något av svaren.

En sorts omvänd beräkning där man har alla svaren men behöver ställa rätt fråga.

Men jag har säkert helt fel i detta.
Som sagt förstår knappt alls hur det fungerar.

Snarare tvärtom. Det de potentiellt är bra på är att utföra många parallella beräkningar på små mängder data. Typ samtidigt testa många olika faktorer för att se om ett tal är ett primtal. Förvisso talar vi om ett tal med några hundra siffror, men det är ändå att klassa som väldigt lite data.

Bortsett från svårigheten att bygga kvantdatorer har vi väldigt få problem där vi känner till algoritmer som gör att dessa kan lösa dem snabbare. Förvisso lär det komma fler när det väl finns hårdvara som gör det mer än teoretiskt intressant att hitta sådana algoritmer, men det kommer ändå handla om datorer lämpade för vissa speciella problem snarare än generella datorer.

Det säger mig i varje fall nånting. Det verkar lite svårt att välja rätt svar. Man frågar för att man inte vet, eller hur? Det verkar vara väldigt osmidigt för allting annat än just det, som kvantdatorer är bra på. Vad det exakt nu är. Primtal har nämnts.

ArmhavningsMannen's inlägg beskriver till en del vad som händer. Ja det verkar väldigt osmidigt. Om kvantdatorer kan arbeta i rimligare temperaturer och göra färre fel, så tror jag att det kan börja hända saker snabbt.

Hör lite buzz om cellbaserade kvantenheter, men jag vet inte om jag ska tro på det. Det skulle i varje fall lösa temperaturproblemet. Det är minst lika viktigt att minska mängden fel tror jag.

En ny studie (https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv2560) som beskrevs ha gjort beräkningar på en kvart som det skulle tagit klassiska metoder 20 miljoner år att göra försökte jag få en susning om vad det egentligen handlade om genom två bloggar som beskriver metoden översiktligt:

(bloggarna: https://healthmedicinet.com/hmn-2025...-task-million/
https://interestingengineering.com/s...ntangled-light)

"The team used standard optical parts running at telecom wavelengths.

Even with ordinary losses in the setup, the system worked. That, they noted, showed the advantage came from the measurement method, not from ideal equipment.

The setup relied on an optical channel where multiple light pulses shared the same noise pattern. Two beams of light were squeezed until they became entangled. One beam probed the system while the other served as reference.

A joint measurement compared them in a single shot, cancelling much of the noise and extracting more information per trial than classical approaches."

Men hur mycket hjälper det?

Det som mäts - noice patterns - är nån slags individuell signatur som härrör från den ofrånkomliga imperfektionen i t.ex tillverkningsprocesser (av vad Det nu än är som tillverkats och därigenom har sina egna små individuella skavanker).
Här låter det (för en okunnig person som mig) som att själva fenomenet (entanglement av ljus) som ugör kvantberäkningen även delvis utgör systemet som mäts. Så dumt är det förstås inte, men jag fattar i alla fall inte vad systemet vars noice pattern de beräknar är för nåt.

Men det verkar vara nån form av syntetiskt system, för nåt reellt beräkningsproblem rör det inte sig om:
"Jonas Schou Neergaard?Nielsen, an associate professor at DTU Physics and co-author of the paper, stresses that the researchers have not targeted a concrete real-world system yet."

Jag fattar inte vad de mäter men så fattar jag inte heller (om nu någon kan "förstå" nåt sånt) hur man pressar ihop två ljusstrålar så att de blir kvantsammanflätade. Som tur är kommer jag inte åt fulltextartikeln, för då hade jag säkert fattat ännu mindre.

Förvirrat inlägg kanske, men det illustrerar bara min förvirring i ämnet.

Kan kvantdatorer bara räkna på små mängder data?

Kan de också räkna på stora mängder data som till exempel simulationer eller mängder av data där olika kombinationer ger en oerhörd stor mängd olika resultat beroende på inputs och olika kombinationer av olika inputs?

Säg att vi får det helt stabilt och kan använda miljoner eller miljarder cubits?

Vad kan vi använda kvantdatorer till då?

Vilka möjligheter öppnas?

Vad skulle då motsatsen till detta vara? Det låter som att du menar att det finns två slags kvalitativt olika processhastigheter?