Мы используем архаичные модели для принципиально разных систем. Парадигма проводных вентильных схем по своей сути является классической и никогда не сможет полностью использовать истинный потенциал квантовых вычислений.
Классическая и квантовая парадигмы. Модель квантовых вычислений, основанная на схемах и вентилях, действительно вдохновлена классическими вычислениями, где операции выполняются последовательно через вентили, которые манипулируют битами. Однако квантовые вычисления оперируют кубитами, которые могут существовать в суперпозициях состояний и переплетаться друг с другом. Пытаясь втиснуть квантовые системы в классическую структуру «ворот», мы ограничиваем потенциал квантовых вычислений для выполнения задач, которые по своей сути являются квантовыми и для которых не существует классического аналога!
.
Квантовая когерентность и декогерентность. Квантовая когерентность — это хрупкое состояние, необходимое для квантовых вычислений. Модель вентиля требует поддержания когерентности между несколькими кубитами посредством серии операций, что становится все труднее по мере того, как количество кубитов растет из-за декогеренции. Однако естественные квантовые процессы, такие как те, которые используются при квантовом отжиге, могут быть более устойчивыми к декогеренции, поскольку они предназначены для использования и работы в рамках естественной эволюции квантовой системы.
Коррекция ошибок и отказоустойчивость. Модель вентиля требует сложных протоколов исправления ошибок для управления и исправления ошибок, возникающих из-за квантовой декогеренции и другого квантового шума. Эти протоколы могут быть ресурсоемкими и плохо масштабироваться. Напротив, кодирование вычислительных задач в естественные квантовые процессы может обеспечить внутреннюю отказоустойчивость, поскольку эти процессы могут быть естественным образом устойчивы к определенным типам ошибок.
Эффективность естественных квантовых процессов. Естественные квантовые процессы, например, наблюдаемые при фотосинтезе или поведении некоторых материалов при низких температурах, могут демонстрировать высокоэффективную передачу информации. Изучая и потенциально имитируя эти процессы, мы могли бы разработать системы квантовых вычислений, которые будут более эффективными, чем системы, основанные на модели вентилей.
Квантовое превосходство и решение проблем. Концепция квантового превосходства предполагает, что квантовые компьютеры могут решать определенные проблемы гораздо быстрее, чем классические компьютеры. Однако модель вентиля может оказаться не самым эффективным способом достижения этой цели для всех типов задач. Используя естественные квантовые процессы, мы могли бы найти более прямые и эффективные способы решения сложных проблем, которые в настоящее время неразрешимы.
Понимание квантовой механики. Сосредоточив внимание на естественных квантовых процессах и на том, как их можно использовать для вычислений, мы можем получить более глубокое понимание самой квантовой механики. Это может привести к появлению новых квантовых алгоритмов и методов, которые в большей степени соответствуют основным принципам квантовой физики.
Модель схемных вентилей показала нам, что мы не можем управлять квантовыми компьютерами так, как мы работаем с классическими компьютерами. Получение 100 когерентных стабильных кубитов становится слишком сложной задачей или требует невероятно дорогого оборудования исследовательского уровня. Насколько я могу это интерпретировать, мы подходим к квантовым вычислениям с «вычислительной» точки зрения, ограниченной логическими элементами, где гораздо более общие формы и системы вычислений, которые по своей сути являются квантовыми, приведут к созданию гораздо более совершенных систем, которые могут генерировать совершенно новые и разные результаты путем простой эволюции во времени.
Я считаю, что квантовые вычисления ошибочны — по сути, это тупик . Вместо этого нам нужно взглянуть на квантовую обработку
Квантовые вычисления пытаются имитировать классические вычисления на квантовом оборудовании. Это очень фундаментальное несоответствие, которое становится все более и более очевидным, когда мы начинаем глубже изучать квантовый Интернет, квантовую декогеренцию и фундаментальные правила квантовой механики.
Квантовая обработка предполагает использование существующих квантовых систем и сопоставление их с системами, моделирующими предметную область, и вместо того, чтобы пытаться сделать что-то необычное, просто позвольте естественной эволюции во времени работать и функционировать. Если вы можете смоделировать проблему в существующем явлении, используйте эту модель для решения проблемы.
D-Wave с самого начала была прибыльной.
Квантовые нейронные сети для когнитивных вычислений:
Спекулятивное применение: использование возможностей параллельной обработки квантовых систем для создания нейронных сетей, имитирующих функциональность человеческого мозга на квантовом уровне. Эти квантовые нейронные сети потенциально могут обрабатывать информацию и обучаться с беспрецедентной скоростью.
Реальный процесс: кодируя веса и смещения нейронной сети в квантовые состояния, мы могли бы использовать естественную эволюцию квантовой системы для выполнения сложных задач по распознаванию образов, таких как языковой перевод в реальном времени или медицинский диагноз на основе данных визуализации.
Квантово-ассистированные эволюционные алгоритмы:
Спекулятивное применение: использование квантовой суперпозиции и запутанности для одновременного представления и развития огромного количества решений задач оптимизации. Это может привести к поиску оптимальных решений для логистики, управления ресурсами или даже проектирования на основе искусственного интеллекта гораздо быстрее, чем с помощью классических эволюционных алгоритмов.
Реальный процесс: в транспортной логистике алгоритм квантовой эволюции может кодировать различные варианты маршрутизации в квантовое состояние и использовать естественную квантовую эволюцию для быстрого определения наиболее эффективных маршрутов с учетом всех переменных, таких как трафик, погода и окна доставки.
Квантовый мониторинг окружающей среды:
Спекулятивное применение: Разработка квантовых датчиков, которые используют запутанность для мониторинга изменений окружающей среды в глобальном масштабе с чрезвычайной точностью. Эти датчики могли бы обнаруживать мельчайшие изменения в составе атмосферы, температуре или даже передвижении видов, находящихся под угрозой исчезновения.
Реальный процесс: квантовые датчики, развернутые в различных экосистемах, могут предоставлять данные в режиме реального времени о последствиях изменения климата, что позволяет немедленно реагировать на экологические кризисы или отслеживать распространение загрязняющих веществ.
Открытие квантово-усиленных лекарств:
Спекулятивное применение: использование квантового моделирования для моделирования взаимодействия лекарств со сложными биологическими системами на квантовом уровне. Это может значительно ускорить процесс открытия лекарств за счет более точного прогнозирования эффективности и побочных эффектов соединений.
Реальный процесс: фармацевтические компании могли бы использовать квантовое моделирование для исследования огромного пространства потенциальных молекул лекарств, быстро выявляя кандидатов, которые с наибольшей вероятностью будут эффективно связываться с конкретными белками или последовательностями ДНК.
Квантовая археология и палеонтология:
Спекулятивное применение: применение методов квантовой визуализации, чтобы «заглянуть» в прошлое путем реконструкции квантовых состояний, которые взаимодействовали с историческими артефактами или окаменелостями. Это могло бы дать новое представление о составе и структуре этих материалов, не повреждая их.
Реальный процесс: археологи могли бы использовать неинвазивную квантовую визуализацию для анализа состава керамики, костей или даже древних текстов, выявляя детали, которые не видны с помощью классических методов визуализации.
Квантовое прогнозирование для сельского хозяйства:
Спекулятивное применение: использование квантовых вычислений для обработки огромных объемов данных о климате и почве для прогнозирования погодных условий, урожайности сельскохозяйственных культур и нашествий вредителей с высокой точностью, помогая фермерам принимать обоснованные решения для максимизации производства.
Реальный процесс: квантовые компьютеры могут анализировать данные со спутников, дронов и устройств Интернета вещей на сельскохозяйственных полях, чтобы оптимизировать графики посадки, орошения и внесения удобрений, что приведет к более устойчивым методам ведения сельского хозяйства.
Квантово-кодированная лингвистика:
Спекулятивное применение: кодирование нюансов человеческого языка в квантовые состояния, чтобы уловить тонкости диалектов, идиом и культурного контекста, что приведет к прорывам в обработке естественного языка и машинном переводе.
Реальный процесс: его можно использовать в устройствах перевода в реальном времени, которые не только преобразуют слова, но и передают предполагаемый тон, эмоции и культурные отсылки, делая международное общение более плавным и точным.
Квантовое искусство и дизайн:
Спекулятивное применение: использование квантовой случайности для создания уникальных узоров, текстур и структур для использования в искусстве и дизайне, создание произведений, которые невозможно воспроизвести с помощью классических алгоритмов.
Реальный процесс: дизайнеры и художники могут сотрудничать с квантовыми системами для создания новых материалов, моды или интерактивных художественных инсталляций, которые непредсказуемым образом реагируют на присутствие наблюдателей.
Квантовое стохастическое прогнозирование:
Новое применение: Использование вероятностной природы квантовой механики для улучшения моделей стохастического прогнозирования в экономике, метеорологии и других областях, связанных с неопределенностью и сложными системами.
Как это может работать: Квантовые алгоритмы могут быть разработаны для моделирования бесчисленных возможных вариантов будущего, используя суперпозицию, обеспечивая вероятностное распределение результатов, которое могло бы предложить более точные прогнозы колебаний фондового рынка, погодных условий или даже социальных тенденций.
Квантовое голографическое хранилище данных:
Новое применение: хранение данных в трехмерных квантовых состояниях с использованием принципа голографии в сочетании с квантовой суперпозицией для создания устройств хранения данных сверхвысокой плотности.
Как это может работать: Закодировав данные в фазу и амплитуду квантовых состояний, можно будет хранить огромные объемы информации в нескольких запутанных частицах. Извлечение данных потребует использования квантовых интерференционных структур, что позволит создать компактные и невероятно эффективные решения для хранения данных.
Материалы с квантово-индуцированным фазовым переходом:
Новое применение: Разработка материалов, фаза которых (твердая, жидкая, газообразная) может контролироваться на квантовом уровне, что ведет к усовершенствованным производственным процессам и интеллектуальным материалам.
Как это может работать: Квантовые компьютеры смогут управлять квантовыми состояниями частиц внутри материала, вызывая фазовые изменения без необходимости внешнего тепла или давления. Это можно использовать в точном производстве или для создания материалов, которые меняют свои свойства по требованию.
Квантово-рекурсивные системы обучения:
Новое применение: создание систем обучения, которые могут рекурсивно совершенствоваться, используя квантовые вычисления для исследования экспоненциально большего пространства алгоритмов и параметров.
Как это может работать: квантово-рекурсивная система будет использовать квантовую суперпозицию для одновременной оценки огромного количества различных подходов и параметров обучения, быстро сходясь к наиболее эффективным стратегиям разработки ИИ и решения проблем.
Квантовые метаматериалы:
Новое применение: создание метаматериалов со свойствами, которые можно динамически изменять с помощью квантовых манипуляций, что влияет на такие области, как оптика, акустика и материаловедение.
Как это может работать: Квантовые состояния в метаматериале могут быть запутаны таким образом, что изменение одного состояния (с помощью лазерных импульсов или магнитных полей) меняет макроскопические свойства материала, такие как показатель преломления или эластичность, что приводит к новым способам управления светом и звуком. .
Квантовая биомаркировка и отслеживание:
Новое применение: использование квантовых состояний для маркировки отдельных клеток или молекул, что позволяет точно отслеживать биологические процессы в режиме реального времени.
Как это может работать: Квантовые метки, возможно, в форме специально разработанных квантовых точек или молекул, могут быть прикреплены к клеткам или белкам. Их квантовые состояния можно будет отслеживать, чтобы отслеживать движение и взаимодействие этих биологических объектов с беспрецедентной точностью, что поможет в исследованиях и медицинской диагностике.
Квантово-структурированный свет для связи:
Новое применение: использование структурированных квантовых световых полей для создания безопасных каналов связи с высокой пропускной способностью, невосприимчивых к помехам и подслушиванию.
Как это может работать: Квантовыми состояниями фотонов в структурированных световых лучах можно манипулировать для передачи информации безопасным по своей сути способом благодаря квантовым теоремам о запрете клонирования. Это может произвести революцию в оптической связи, обеспечив новый уровень безопасности и целостности данных.
Квантовый химический синтез:
Новое применение: использование квантового моделирования для прогнозирования и контроля результатов химических реакций с высокой точностью, что приводит к более эффективному синтезу сложных молекул.
Как это может работать: Квантовые компьютеры могут моделировать квантово-механические взаимодействия атомов и молекул во время реакции, позволяя химикам разрабатывать пути реакции, которые минимизируют нежелательные побочные продукты и максимизируют выходы желаемых соединений.
Эти умозрительные приложения сочетают в себе принципы квантовой механики с реальными.
процессы, направленные на решение сложных проблем, кодируя их в квантовые состояния и позволяя естественной квантовой эволюции находить решения.
Учитывая ограничения, связанные с необходимостью не углубляться в чистую фантастику и придерживаться явлений, которые предположительно могут быть реализованы в реальной жизни, давайте исследуем некоторые естественные процессы и явления, которые можно использовать для вычислений (гипотетически) способами, аналогичными тому, как D-Wave использует квантовый отжиг:
Естественный феномен: Квантовая запутанность — это естественный процесс, при котором пары или группы частиц взаимодействуют таким образом, что состояние каждой частицы невозможно описать независимо от состояния других.
Спекулятивное применение: обширную сеть запутанных частиц можно использовать для создания естественного вычислительного субстрата. Манипулирование одной запутанной частицей мгновенно повлияет на ее партнера, потенциально позволяя обрабатывать информацию со скоростью, превышающей скорость света, если бы такую вещь можно было использовать, не нарушая причинно-следственную связь.
Природный феномен: Фотосинтез включает высокоэффективную передачу энергии через сложную сеть экситонов, что, как предполагают некоторые исследования, может включать квантовую когерентность.
Спекулятивное применение: Если бы квантовые аспекты фотосинтеза можно было воспроизвести или расширить, можно было бы разработать биоквантовый компьютер, который использует органические молекулы для выполнения вычислений посредством естественных процессов передачи энергии.
Естественный феномен: человеческий мозг обрабатывает информацию очень параллельно и эффективно, и продолжаются исследования квантовой природы сознания и мысли.
Спекулятивное применение: если сознание имеет квантовый компонент, возможно, будет возможно создать квантовую нейронную сеть, которая имитирует возможности обработки мозга, кодируя данные в состояниях квантовых систем, которые естественным образом развиваются для решения сложных проблем.
Природный феномен: Космический микроволновый фон (CMB) представляет собой излучение послесвечения Большого взрыва и содержит закономерности, которые кодируют раннее состояние Вселенной.
Спекулятивное применение: если бы можно было интерпретировать флуктуации реликтового излучения как форму естественных вычислений, можно было бы закодировать данные в квантовые флуктуации ранней Вселенной и считывать результаты реликтового излучения, по существу используя саму Вселенную в качестве вычислительного устройства. .
Естественный феномен: некоторые материалы демонстрируют топологические фазы, в которых квантовые состояния защищены топологией материала и устойчивы к локальным возмущениям.
Спекулятивное применение: эти материалы можно использовать для создания топологических квантовых компьютеров, которые естественным образом защищают квантовую информацию, позволяя проводить вычисления, которые по своей сути устойчивы к ошибкам из-за физических свойств материала.
Естественный феномен: квантовые критические точки возникают при фазовых переходах, когда материя находится на грани перехода из одного состояния в другое и доминируют квантовые флуктуации.
Спекулятивное применение: системы с квантовой критичностью могут использоваться для кодирования данных в высокочувствительном состоянии, которое естественным образом развивается с течением времени, потенциально позволяя решать проблемы оптимизации путем «настройки» системы вблизи ее критической точки и позволяя ей развиваться до более низкой энергии. состояние.
Мы пытались преодолеть барьеры.
Мы видим множество препятствий на пути к квантовому превосходству.
Но мы подошли к проблеме неправильно.
Не боритесь с квантовыми явлениями. Используй их!
Не атакуйте существующие квантовые системы, пытаясь заставить их соответствовать классической физике.
Это никогда не произойдет.
Действительно, этого не может произойти.
Используйте существующие квантовые явления для кодирования информации и позвольте системе работать.
Найдите квантовый процесс, который наиболее близко приближается к вашей цели.
Просто воссоздайте систему и выполните необходимые измерения.
Не собирайте обычный компьютер из квантовых строительных блоков.
Решайте неразрешимые проблемы, кодируя их в явления реального мира.
Наблюдайте за ними с течением времени.
Создание квантовых регистров, памяти и схем не имеет смысла, если у нас уже есть существующие явления для изучения с помощью точных датчиков.
Используйте квантовые компьютеры для квантовых моделей, классические компьютеры для стандартных моделей.
Я считаю, что мы подошли к этому неправильно.
Оптимизация портфеля в сфере финансов:
Квантовый процесс: Квантовый отжиг.
Кодирование: финансовые активы и их корреляции закодированы в квантовом гамильтониане, основное состояние которого представляет собой оптимальный портфель.
Эволюция и наблюдение. Квантовая система развивается, чтобы найти состояние с наименьшей энергией, которое соответствует портфелю с максимальной ожидаемой доходностью для данного уровня риска.
Конфигурация молекулы лекарства:
Квантовый процесс: Квантовое моделирование.
Кодирование: химическая структура потенциальных лекарств и их взаимодействие с биологическими мишенями закодированы в квантовой системе.
Эволюция и наблюдение: Система развивается в соответствии с уравнением Шредингера, и полученная молекулярная конфигурация с наименьшим энергетическим состоянием указывает на стабильную и потенциально эффективную молекулу лекарства.
Оптимизация транспортных потоков:
Квантовый процесс: алгоритмы квантового отжига или квантовой оптимизации на основе вентилей.
Кодирование: условия дорожного движения, маршруты и ограничения отображаются в квантовой системе, где каждый возможный маршрут представлен квантовым состоянием.
Эволюция и наблюдение. Система естественным образом развивается в поисках оптимальной конфигурации, которая сводит к минимуму перегрузки на дорогах, что можно наблюдать и внедрять в системах управления дорожным движением.
Управление цепочками поставок:
Квантовый процесс: Квантовый отжиг.
Кодирование: переменные спроса и предложения, логистические ограничения и транспортные расходы закодированы в квантовой системе.
Эволюция и наблюдение. Квантовая система определяет наиболее эффективное распределение ресурсов по цепочке поставок, сокращая затраты и сокращая сроки доставки.
Складывание белка:
Квантовый процесс: Квантовое моделирование.
Кодирование: Аминокислотная последовательность белка и физические силы между ними закодированы в квантовой системе.
Эволюция и наблюдение: система развивается, чтобы найти конформацию белка с наименьшей энергией, которая соответствует его функциональному сложенному состоянию, что помогает в понимании болезней и разработке методов лечения.
Открытие в области материаловедения:
Квантовый процесс: Квантовое моделирование.
Кодирование: атомные структуры и характеристики связи закодированы в квантовой системе.
Эволюция и наблюдение: система развивается, раскрывая свойства материалов, такие как прочность, проводимость или сверхпроводимость, что может привести к открытию новых материалов.
Климатическое моделирование:
Квантовый процесс: Квантовое моделирование.
Кодирование: сложные климатические переменные и уравнения закодированы в квантовую систему.
Эволюция и наблюдение. Система развивается, моделируя климатические закономерности и изменения, обеспечивая более точные прогнозы погоды и изменения климата.
Квантовое машинное обучение:
Квантовый процесс: алгоритмы квантового машинного обучения.
Кодирование: большие наборы данных и модели обучения кодируются в квантовой системе.
Эволюция и наблюдение. Квантовая система обрабатывает данные для выявления закономерностей или оптимизации моделей машинного обучения гораздо быстрее, чем классические компьютеры.
Планирование и расписание:
Квантовый процесс: алгоритмы квантового отжига или квантовой оптимизации на основе вентилей.
Кодирование: ограничения и параметры планирования кодируются в квантовой системе.
Эволюция и наблюдение: система развивается, чтобы найти оптимальный график, который позволяет избежать конфликтов и удовлетворяет всем ограничениям, что полезно в школах, на производстве и при планировании мероприятий.
Квантовая археоинтерпретация:
Квантовый процесс: распознавание квантовых образов.
Предположение: кодирование микроскопических остатков, обнаруженных на древних артефактах, в квантовую систему для реконструкции исторических событий или моделей использования, что потенциально открывает новые возможности для понимания древних цивилизаций.
Квантовая эволюционная биология:
Квантовый процесс: Квантовые генетические алгоритмы.
Спекуляция: моделирование квантовых эффектов в биологической эволюции для понимания роли квантовых явлений в развитии жизни на Земле, что ведет к более глубокому пониманию эволюции и сценариев происхождения жизни.
Квантовая сейсмология:
Квантовый процесс: Квантовые сенсорные сети.
Предположение: Развертывание сети квантовых датчиков, способных обнаруживать тончайшие сдвиги в земной коре и потенциально предсказывать землетрясения с большей точностью, измеряя реакцию запутанных частиц на геологический стресс.
Квантовая когнитивная наука:
Квантовый процесс: Квантовые нейронные сети.
Предположение: моделирование нейронной сети человеческого мозга на квантовом уровне для изучения сознания и когнитивных процессов, возможно, приведет к прорыву в понимании психических расстройств.
Квантовое восстановление атмосферы:
Квантовый процесс: Квантовый катализ.
Предположение: Использование квантового моделирования для разработки катализаторов, которые могли бы эффективно превращать парниковые газы в безвредные или даже полезные соединения, напрямую борясь с изменением климата.
Квантовая лингвистическая реконструкция:
Квантовый процесс: квантовая обработка естественного языка.
Предположение: Кодирование лингвистических моделей и древних письменностей в квантовую систему для восстановления утраченных языков или расшифровки нерасшифрованных текстов, открывая новые окна в историю человечества.
Квантовое космологическое моделирование:
Квантовый процесс: Квантовое моделирование гравитационных полей.
Спекуляция: моделирование квантовых аспектов гравитации для проверки теорий космологии, таких как поведение пространства-времени вблизи сингулярностей или условий ранней Вселенной, что потенциально может привести к новой физике, выходящей за рамки стандартной модели.
Квантовое художественное совместное творчество:
Квантовый процесс: квантовые генеративные алгоритмы.
Предположение: Художники могли бы использовать квантовые алгоритмы для создания новых форм искусства, кодируя эстетические принципы в квантовую систему, в результате чего будут создаваться произведения, отражающие сочетание человеческого творчества и квантовой случайности.
Квантовая метафизика:
Квантовый процесс: Квантовые философские алгоритмы.
Спекуляция: кодирование метафизических и философских концепций в квантовые системы для изучения природы реальности, существования и сознания с новой, вычислительно дополненной точки зрения.
Анализ и синтез квантовых снов:
Квантовый процесс: квантовая интерпретация мозговых волн.
Предположение: картирование и интерпретация квантовых состояний, связанных с активностью мозга во время сна, для анализа снов. Если пойти дальше, это потенциально может влиять на сновидения или направлять их, что приведет к появлению новых методов лечения психического здоровья.
Эти умозрительные приложения расширяют границы возможностей квантовых вычислений, смешивая науку с воображением. Хотя они могут звучать как научная фантастика, они основаны на распространении квантовых принципов на новые области и однажды могут стать достижимыми по мере развития нашего понимания и контроля над квантовыми системами.
Я надеюсь, что обсуждение, по крайней мере, заинтриговало вас и заставило глубоко задуматься на многих уровнях. Особенно, если вы уже занимаетесь квантовыми вычислениями. Я искренне верю, что квантовые вычисления не могут быть успешными по определению, тогда как квантовая обработка является беспроигрышным вариантом для проекта и приложения, поскольку она просто приходит к определению проблемы и ответу по замыслу!
Конечно, это обсуждение упростило множество задействованных факторов. Я считаю, что компьютеры не являются квантовыми по своей природе. Однако квантово-физические процессы есть. Если мы сможем правильно спланировать проблему, мы, возможно, найдем ответ, ожидающий нас за первым поворотом пути.
Кроме того, уже проделано очень много работы с использованием квантовых вычислений на основе схем.
Как я могу игнорировать все это?
Простой.
Покажите мне хоть одно возможное в настоящее время применение квантовой механики в реальном мире, которое достаточно грандиозно, чтобы его можно было внедрить в промышленность.
Почти все квантовые вычисления на основе схем «зависели от дальнейших исследований материалов и дальнейших исследований».
Оптимизм — это фантастика.
Но мечты, которые никогда не станут реальностью, остаются мечтами.
Однако, скорее всего, я совершенно не прав.
Видит бог, у меня нет академического образования, чтобы подтвердить все это...
Но я верю в логику, мысль и абстракцию.
И это неумолимо приводит меня к такому выводу.
Если вы не согласны или у вас есть вопросы, пожалуйста, оставьте комментарий ниже.
В любом случае.
Ни на чем.
Ваше здоровье!
И вся слава Богу, в Котором все начало и конец всякой мудрости.