Thuật toán lượng tử là gì?

Thuật toán lượng tử là một tập hợp các hướng dẫn máy tính để phân tích các vấn đề không dựa trên tính toán toán học cổ điển hoặc xác suất, mà thay vào đó sử dụng bản chất duy nhất của thực tế lượng tử trong đó một chút dữ liệu có thể biểu thị hai giá trị đối lập, chẳng hạn như cảvà số không trong logic nhị phân.Theo nghĩa nghiêm ngặt nhất, một thuật toán lượng tử yêu cầu một máy tính lượng tử hoạt động, không tồn tại dưới bất kỳ dạng nào được sản xuất kể từ năm 2011. Tuy nhiênnhư các thuật toán Deutsch, Shor và Grover. Thuật toán lượng tử Deutsch được phát minh vào năm 1985 và được đặt theo tên của nhà vật lý người Israel David Deutsch, người làm việc tại Đại học Oxford ở Anh.Thuật toán Deutschs, giống như hầu hết các bộ hướng dẫn máy tính trong điện toán lượng tử, được đánh giá cao về khả năng hoạt động như một lối tắt để xử lý các vấn đề và do đó, giải quyết vấn đề ở cấp độ vi mạch.Trong điện toán xác suất tiêu chuẩn, tất cả các trạng thái có thể cho các giải pháp cho các vấn đề phải được đưa ra giá trị phân phối và các tính toán được thực hiện trên tất cả chúng để xác định phản hồi hoặc giá trị nào có xác suất cao nhất là chính xác.Trong điện toán lượng tử bằng thuật toán Deutsch, mọi trạng thái giải pháp có thể được kết hợp thành những gì được gọi là một vectơ đơn vị di chuyển theo một loại giải pháp cụ thể hoặc biến đổi trạng thái.Điều này dựa vào một nguyên tắc được gọi là chồng chất lượng tử được áp dụng cho toán học, trong đó các giải pháp cho các vấn đề được dự kiến sẽ tồn tại ở tất cả các trạng thái có thể đồng thời, về cơ bản loại bỏ sự cần thiết phải xử lý logic xác suất dài., nhưng được thiết kế cho các loại xử lý máy tính cụ thể.Thuật toán Shor được sử dụng cho bao thanh toán toán học và thuật toán Grover để tìm kiếm dữ liệu có ý nghĩa trong danh sách máy tính hoặc cơ sở dữ liệu thiếu cấu trúc có thể xác định.Mặc dù cả hai thuật toán đều được chạy trên các hệ thống máy tính cổ điển thực hiện các loại xử lý tiêu chuẩn, nhưng thiết kế của chúng đã được chứng minh là vượt trội hơn nhiều so với các thuật toán dựa trên xác suất cổ điển cho cùng loại tác vụ.Thuật toán SHORS nhanh hơn theo cấp số nhân và rãnh nhanh hơn bậc hai hoặc có giá trị bình phương nhanh hơn phương pháp tính toán tiêu chuẩn.Thuật toán lượng tử Shor được đặt theo tên của Peter Shor, một giáo sư toán học người Mỹ đã phát triển nó vào năm 1994, và thuật toán lượng tử Grover được đặt theo tênCác khía cạnh của điện toán lượng tử là các tính toán không dựa trên các giá trị riêng biệt có thể được phân tách một cách tùy ý, mà thay vào đó tồn tại trong trạng thái vướng víu lượng tử.Các giá trị tiêu chuẩn trong tính toán đi vào trạng thái chồng chất trong đó tất cả chúng đều được thao tác theo cấp số nhân như biên độ hoặc phạm vi giá trị và mỗi bit hoặc qubit thông tin được cho là vướng vào nhau.Điều này làm cho mỗi điểm dữ liệu phụ thuộc lẫn nhau và không phải là một giá trị riêng biệt như trong điện toán truyền thống, đó là nền tảng của cách các thuật toán lượng tử có thể nhanh hơn nhiều trong việc xử lý dữ liệu so với các thuật toán truyền thống.