Τι είναι ένας κβαντικός αλγόριθμος;

Ένας κβαντικός αλγόριθμος είναι ένα σύνολο οδηγιών υπολογιστή για την ανάλυση προβλημάτων που δεν βασίζονται σε κλασσικούς μαθηματικούς ή πιθανολογικούς υπολογισμούς, αλλά χρησιμοποιεί τη μοναδική φύση της κβαντικής πραγματικότητας όπου ένα μόνο κομμάτι δεδομένων μπορεί να αντιπροσωπεύει δύο αντίθετες τιμές, όπως και οι δύοκαι μηδέν στη δυαδική λογική.Με την αυστηρότερη έννοια, ένας κβαντικός αλγόριθμος απαιτεί να λειτουργεί ένας κβαντικός υπολογιστής, ο οποίος δεν υπάρχει σε οποιαδήποτε κατασκευασμένη μορφή από το 2011. ΩστόσοΩς αλγόριθμος Deutsch, Shor και Grover.

Ο κβαντικός αλγόριθμος της Deutsch εφευρέθηκε το 1985 και πήρε το όνομά του από τον Ισραηλινό βρετανικό φυσικό David Deutsch που εργάζεται στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης στο Ηνωμένο Βασίλειο.Ο αλγόριθμος της Deutschs, όπως και τα περισσότερα σύνολα οδηγιών υπολογιστών στην κβαντική υπολογιστική, αποτιμώνται για την ικανότητά τους να λειτουργούν ως ένα είδος συντόμευσης για τα προβλήματα επεξεργασίας και επομένως την επίλυση προβλημάτων στο επίπεδο μικροτσίπ.Σε τυποποιημένο πιθανοτικό υπολογισμό, όλες οι πιθανές καταστάσεις για λύσεις σε προβλήματα πρέπει να έχουν μια τιμή διανομής και οι υπολογισμοί διεξάγονται σε όλους τους για να καθορίσουν ποια απόκριση ή αξία έχει την υψηλότερη πιθανότητα να είναι σωστή.Στο κβαντικό υπολογισμό χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο Deutsch, κάθε πιθανή κατάσταση λύσης συνδυάζεται σε αυτό που είναι γνωστό ως ένας φορέας μονάδας που κινείται προς έναν συγκεκριμένο τύπο διαλύματος ή μετασχηματισμού κατάστασης.Αυτό βασίζεται σε μια αρχή γνωστή ως κβαντική υπέρθεση όπως εφαρμόζεται στα μαθηματικά, όπου οι λύσεις σε προβλήματα αναμένεται να υπάρχουν σε όλες τις πιθανές καταστάσεις ταυτόχρονα, εξαλείφοντας ουσιαστικά την ανάγκη για μακρά πιθανή λογική επεξεργασία., αλλά έχουν σχεδιαστεί για συγκεκριμένους τύπους επεξεργασίας υπολογιστή.Ο αλγόριθμος Shor χρησιμοποιείται για μαθηματικό παράγοντα και ο αλγόριθμος Grover για την αναζήτηση σημαντικών δεδομένων είτε σε ηλεκτρονικές λίστες είτε σε βάσεις δεδομένων που δεν διαθέτουν ορισμένη δομή.Αν και οι δύο αλγόριθμοι εκτελούνται σε κλασικά συστήματα υπολογιστών που κάνουν τυποποιημένους τύπους επεξεργασίας, ο σχεδιασμός τους έχει αποδειχθεί ότι είναι πολύ ανώτερος από τους κλασικούς αλγόριθμους που βασίζονται σε πιθανότητες για τους ίδιους τύπους εργασιών.Ο αλγόριθμος Shors είναι εκθετικά ταχύτερος και ο Grovers είναι τετραγωνικά ταχύτερος ή μιας τετραγωνικής τιμής ταχύτερα από την τυπική μεθοδολογία υπολογιστών.Ο κβαντικός αλγόριθμος της ακτής ονομάστηκε από τον Peter Shor, έναν Αμερικανό καθηγητή μαθηματικών που το ανέπτυξαν το 1994 και ο αλγόριθμος κβαντικού Grover ονομάστηκε από τον Lov Grover, έναν Ινδικό-Αμερικανό επιστήμονα υπολογιστών που το ανέπτυξε το 1996.

Ένα από τα μοναδικάΟι πτυχές της κβαντικής πληροφορικής είναι ότι οι υπολογισμοί δεν βασίζονται σε διακριτές τιμές που μπορούν να διαχωριστούν αυθαίρετα, αλλά να υπάρχουν σε κατάσταση κβαντικής εμπλοκής.Οι τυποποιημένες τιμές σε έναν υπολογισμό εισάγουν μια κατάσταση υπέρθεσης όπου όλα χειρίζονται εκθετικά ως πλάτη ή εύρος τιμών και κάθε bit ή qubit των πληροφοριών λέγεται ότι είναι εμπλεγμένες μεταξύ τους.Αυτό καθιστά το κάθε σημείο δεδομένων αλληλένδετο και όχι μια διακριτή αξία όπως στην παραδοσιακή πληροφορική, η οποία αποτελεί το θεμέλιο του τρόπου με τον οποίο οι κβαντικοί αλγόριθμοι μπορούν να είναι τόσο πιο γρήγορα στην επεξεργασία δεδομένων από τους παραδοσιακούς αλγόριθμους.