¿La computadora cuántica es analógica?

Solíamos tener computadoras analógicas hace varias décadas. Las computadoras modernas son digitales. ¿Qué pasa con las computadoras Quantum? ¿Es analógico o digital? Estoy preguntando esto ya que qubit puede ser muchas cosas al mismo tiempo.

No, las computadoras cuánticas no son lo mismo que las computadoras analógicas (al menos en principio).

Las computadoras análogas simulan el problema (matemático) a resolver construyendo un sistema físico que obedezca las mismas restricciones / leyes que el problema matemático. Las respuestas se obtienen observando y midiendo el comportamiento de la simulación física. Su precisión es la de la simulación (puede haber efectos parásitos), la precisión de las condiciones iniciales, la configuración de los parámetros del problema en particular y la medición del resultado.

La precisión también puede estar limitada por el rango de escala de aplicabilidad de los fenómenos utilizados para la simulación. Por ejemplo, si la respuesta es dada por un nivel de agua en algún recipiente, puede estar limitado por los efectos de capilaridad (que pueden explicarse en cierta medida) y por el hecho de que medir el nivel del agua con más precisión que el diámetro de un La molécula puede no ser muy significativa.

Solía ​​pensar que una gran diferencia es que la computación analógica se basa en principio en la simulación de leyes continuas, que involucran reales, mientras que la computación digital opera exclusivamente en conjuntos contables. Pero, a la luz del conocimiento actual en teoría de la computación, esta distinción es probablemente ingenua porque sospecho que la física también podría formalizarse usando solo reales computables , de los cuales solo hay un número contable.

La computación cuántica le permitirá principalmente hacer varios cálculos digitales en paralelo (para decirlo simplemente). Siempre es un producto cruzado finito de varios cálculos, y por lo tanto permanece en el reino contable. Puede pensar en ello como la construcción de productos cruzados de un autómata que simula dos o más cálculos de autómatas más simples (aunque es aún menos general que eso por lo que entiendo). Estas construcciones finitas de productos cruzados nunca abandonan el reino contable.

En general, una computación cuántica se considera una computación digital, sin embargo, existe una variante de computadora cuántica llamada "computadora cuántica variable continua" o CVQC, que puede considerarse una computadora analógica. Creo que se usan principalmente en la simulación cuántica, pero no son algo que haya estudiado, por lo que no sé mucho más sobre ellos que el acrónimo.

Dicho esto, hay cosas sobre las computadoras cuánticas "digitales" que parecen muy analógicas. Por ejemplo, supongamos que comienza con un registro cuántico en el estado fundamental, y luego evoluciona el estado de forma unitaria y finalmente mide el estado.

En cierto sentido, comenzaste con una matriz de bits clásicos puesta a cero y terminaste con una matriz de bits clásicos que fueron el resultado del cálculo, pero las evoluciones unitarias intermedias parecen muy análogas. Deben modelarse con matrices complejas, y los estados resultantes de las transformaciones unitarias tienen amplitudes reales, etc. Pero debido a que la salida es claramente digital, la consideramos un cálculo digital.

Si pudiéramos "medir" el giro de electrones en un eje (por ejemplo) y obtener un valor real arbitrario, la computación cuántica sería analógica ... Pero entonces estaríamos viviendo en otro universo, con una física aún más extraña: P

Si bien la mayoría de los esquemas para hacer computadoras cuánticas involucran técnicas digitales, de hecho hay algunos dispositivos analógicos llamados computadoras cuánticas adiabáticas (AQC). Ver La digitalización puede hacer que la computadora cuántica analógica sea escalable Ars Technica para más detalles.

Ver también Coloquio: recocido cuántico y cálculo cuántico analógico

Creo que entiendo la base de su pregunta: la información codificada en un bit en una computadora moderna ordinaria se puede describir mediante dos valores (binarios), comúnmente escritos como 0 o 1 o (mejor para el punto en cuestión) como +1 o -1. Sin embargo, si lo desea, esto se puede representar gráficamente como algo que se encuentra en el polo norte o el polo sur de una esfera similar a la Tierra. Esta sería una forma innecesariamente elaborada de representar cómo un bit contiene información, pero es legítimo. ¿Se molestarían los navegadores en utilizar un globo análogo si existieran solo en los dos polos?

La información codificada en una computadora cuántica no puede escribirse como +1 o -1, fundamentalmente porque la información codificada en un qubit (el equivalente de un ordenador a la cantidad cuántica) puede tener cualquier valor entre +1 y -1. Una forma de representar esto es en una esfera que, como un globo, tiene marcas analógicas de latitud y longitud.

Tal esfera puede ser la esfera de Bloch, una esfera unitaria tomada de geometría esférica sólida y trigonometría. Podemos dar a esa esfera líneas de latitud y longitud. La mala noticia es que codificar un punto entre los polos ahora conlleva trigonometría menos familiar y números complejos. La buena noticia es que cualquier punto de este tipo puede evaluarse claramente, incluso para describir la información codificada en un qubit. Sí, en efecto, ¡esta esfera de Bloch se parece a un globo obviamente analógico! En este sentido estoy de acuerdo; Las computadoras cuánticas pueden concebirse como herramientas matemáticas analógicas.