¿Cuál es el paradigma de programación que más se beneficiará con la computación cuántica?

Desde mi comprensión de la computación cuántica, sería altamente especializado. No es una computadora de propósito general, y es más comparable a una GPU que a una CPU; algo para ser utilizado además de, no en su lugar, de una computadora clásica, para paralelizar los cálculos.

Los paradigmas a nivel del lenguaje de programación se basan más en la abstracción y la gestión que en el funcionamiento de la máquina. Entonces, una conexión directa tiene poco sentido. Nuestro paradigma informático actual a nivel de hardware son las puertas lógicas, pero eso no significa que el paradigma lógico de programación (por ejemplo, Prolog) sea lo natural para él. Los paradigmas son para el beneficio de la comprensión humana.

Dicho esto, la programación funcional es probablemente la más cercana que tiene sentido. Los cálculos cuánticos no pueden causar efectos secundarios más allá de los resultados que producen cuando la superposición cuántica colapsa en una respuesta concreta. Los qubits, AFAIK, no actúan como transistores para que hagan cualquier lógica tradicional. Los cálculos tendrían que adaptarse, en un sentido matemático, al modelo de procesamiento cuántico, y la computadora clásica manejaría la entrada, la salida y las decisiones lógicas sobre cómo usar el resultado y proceder.

Como se ha mencionado, ya hay varios lenguajes de computación cuántica experimentales. Así que mirar esos sería el primer paso para tener una idea de lo que los investigadores de CC consideran el paradigma de programación natural para CC. Pero, al igual que las computadoras clásicas, un lenguaje de programación es una herramienta y un paradigma es una abstracción que, estrictamente hablando, no es necesaria. Dicho esto, me imagino que cualquier abstracción del no determinismo y los algoritmos probabilísticos son ventajosos en los CC.

El beneficio real de QC no es la programación, sino la capacidad de resolver ciertas clases de problemas de manera más eficiente de lo que es posible en las computadoras convencionales. El control de calidad no reemplazará las máquinas convencionales.

1. Generar números aleatorios (no se puede hacer con las computadoras actuales o de ninguna otra manera hasta ahora). Esto puede conducir a una nueva y mejor investigación para numerosas áreas, incluida la probabilidad y el estudio, “principio y fin del universo”.
2. Resolver algunos problemas rápidamente que no se pueden resolver lo suficientemente rápido con el sistema actual de la competencia.
Por ejemplo, N (i), donde i es el Número de ciudades (1,2,3 … .i) y N (i) es el número total de formas en que alguien puede ir de la ciudad 1 a i. N (2) = 1, N (3) = 2, … Bueno, el tiempo que le tomará a una computadora calcular N (30) es más que la vida útil de la Tierra.
3. Hay muchos problemas de modelado y simulación que tardan días / meses en dar resultados. Las computadoras cuánticas pueden ser beneficiosas para algunas de estas áreas debido a su enfoque diferente del proceso.
4. La transferencia de información más rápida (que la tecnología disponible actual) es posible a través de grandes distancias.

Así que más rápido, mejor y algunas soluciones a los problemas que son más difíciles o impresionantes de resolver utilizando la informática moderna.

Yo iría con “algo específico”, aunque no tengo la menor idea de cuál será ese “algo”.

Actualmente estamos en la etapa de “ensamblador de macros cuánticos”, donde utilizamos operaciones de compuertas individuales como instrucciones básicas, pero tenemos algunos medios de abstracción y reutilización de código. Estoy hablando de The Quipper Language (que usa Haskell como idioma anfitrión, pero, a diferencia de su host, es imperativo y de bajo nivel). Puede simular una computadora cuántica, conducir una real o simplemente generar diagramas de circuitos cuánticos (los que parecen notación musical, con una línea para cada qubit y tiempo leídos de izquierda a derecha).

Acerca de lo que podría ser ese paradigma: la interferencia es lo que distingue a los QC de las computadoras clásicas, y cualquier programa que no use interferencia puede ejecutarse eficientemente en una computadora clásica. Todavía no puedo entender qué significa esto para la programación, pero parece que la amplificación de amplitud (la idea detrás del algoritmo de Grover) es una “operación primitiva” importante, por lo que es posible que sea parte del paradigma.

Gracias por A2A.
Realmente no es mi área.
Hasta donde sé, los datos deben ser manejados repetidamente por computadoras clásicas con muchas unidades de procesamiento diferentes. Pero puede ser manejado simultáneamente por computadoras cuánticas en pocos minutos. Eso significa que cuesta menos tiempo y elementos de memoria.

Si bien predeciría que el resultado final sería casi un paradigma mixto, diría que se parecerá más a la programación funcional. La mayoría de los algoritmos actuales se consideran mejor como funciones (puertas) que modifican estados (estados cuánticos guardados en registros cuánticos). El paradigma funcional encaja naturalmente con este pensamiento, ya que la mecánica / computación cuántica es lineal y puede reducirse en su totalidad a la aplicación de funciones al estado.

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