Τι είναι ο κβαντικός προγραμματισμός;

Ο κβαντικός προγραμματισμός είναι ένας τρόπος προσομοίωσης κβαντικών προβλημάτων και αλγορίθμων μέσα σε έναν χώρο υπολογιστή χρησιμοποιώντας μία από τις διάφορες γλώσσες προγραμματισμού που έγιναν για αυτό το έργο.Ενώ ο κβαντικός προγραμματισμός βασίζεται στον προγραμματισμό υπολογιστών, είναι κατασκευασμένο από την άποψη ενός επιστήμονα και όχι ενός προγραμματιστή.Υπάρχουν κανονικές γλώσσες προγραμματισμού που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αυτή την αιτία, αλλά δεν δέχονται εύκολα εντολές κβαντικής φυσικής, έτσι ώστε να μπορούν να είναι δύσκολες για το σκοπό αυτό.Οι αλγόριθμοι μπορεί να απαιτούν προσομοίωση πολλή ενέργεια, οπότε ο υπολογιστής που χρησιμοποιεί αυτή τη γλώσσα θα πρέπει να είναι αρκετά ισχυρή ώστε να κάνει την προσομοίωση χωρίς να συντρίψει. Οι ερευνητές και οι επιστήμονες χρησιμοποιούν συνήθως κβαντικούς αλγόριθμους για την επίλυση προβλημάτων και για εφαρμογές πραγματικού κόσμου, αλλά για επίλυσηΤα προβλήματα σε χαρτί ή μέσω αριθμομηχανής συχνά δεν είναι τόσο εντυπωσιακά όσο μπορεί να είναι προσομοίωση.Με τον κβαντικό προγραμματισμό, ο χρήστης μπορεί να εισαγάγει έναν αλγόριθμο και ο υπολογιστής θα δείξει ακριβώς τι συμβαίνει όταν οι τιμές χρησιμοποιούνται στον πραγματικό κόσμο.Αυτό μπορεί να βοηθήσει με πειράματα και στη δημιουργία προϊόντων που βασίζονται στη φυσική.

Στο εξωτερικό, ο κβαντικός προγραμματισμός μπορεί να φαίνεται σαν οποιαδήποτε άλλη γλώσσα προγραμματισμού υπολογιστών, αλλά υπάρχουν μερικές διαφορές που την ενισχύουν για τη χρήση της κβαντικής φυσικής.Για παράδειγμα, υπάρχουν εντολές που δεν παρατηρούνται συνήθως σε άλλες γλώσσες που βοηθούν τους χρήστες να εισάγουν κβαντικούς αλγόριθμους.Σε αντίθεση με άλλες γλώσσες που μπορούν να κάνουν προγράμματα ή να κάνουν τον υπολογιστή να εκτελεί πολλές διαφορετικές ενέργειες, η γλώσσα μπορεί να σχηματίσει μόνο προσομοιώσεις.Ορισμένες κοινές ετικέτες που χρησιμοποιούνται στον προγραμματισμό μεταβάλλονται για να συμμορφωθούν καλύτερα με τις ετικέτες και τις φράσεις που χρησιμοποιήθηκαν στη φυσική της κβαντικής.Για ένα, οι γλώσσες δεν βελτιστοποιήθηκαν για τους κβαντικούς αλγόριθμους.Η άλλη σημαντική διαφορά είναι ότι οι μετρήσεις και οι τιμές έπρεπε να είναι μετρήσεις υπολογιστών, όπως τα bits και τα εικονοστοιχεία, τα οποία αποδείχθηκαν δύσκολες.

Μερικοί μικρές και βασικές κβαντικές αλγόριθμοι απαιτούν πολύ λίγη ενέργεια για προσομοίωση, αλλά η πλειοψηφία των προσομοιώσεων που έγιναν μέσω κβαντικούΟ προγραμματισμός χρειάζεται περισσότερη ενέργεια και παράγει περισσότερη θερμότητα από ό, τι οι περισσότεροι κανονικοί υπολογιστές μπορούν να αντέξουν.Αυτό σημαίνει ότι οι διακομιστές συνήθως χρειάζονται για να βοηθήσουν στην επεξεργασία του αλγόριθμου χωρίς να γίνει η συντριβή του υπολογιστή.Ο υπολογιστής μπορεί επίσης να χρειαστεί αναβαθμισμένη ψύξη για να εξασφαλίσει ότι δεν υπερθερμανθεί, αν και αυτό απαιτείται κυρίως για άτομα που προσομοιώνουν συνεχώς πολύ προηγμένους αλγόριθμους.