Una tendencia realmente interesante son los nuevos modelos de computación cuántica que están siendo motivados por diferentes ideas en física [matemática]. Comencé a darme cuenta de la tendencia con la ayuda de un amigo (Mark Morales, que por cierto es un chico con el que debes encontrar desesperadamente alguna excusa para hablar), quien me lo señaló mientras leía el siguiente documento: [0906.2508] Permutational Computación cuántica
Creo que la tendencia se hace más evidente por el modelo topológico de computación presentado por Alexei Kitaev en 1997, y Kitaev y su impresionante compañía, que incluye a John Preskill y Michael Freedman. Las ideas del control de calidad topológico fueron motivadas al tratar de comprender materiales exóticos y fenómenos topológicamente, y poder explotar algunas de estas propiedades para tratar de mitigar el problema de la tolerancia a fallas y la corrección de errores, al que se alude en la primera viñeta de Igor Markov punto. Algunas ideas interesantes también han comenzado a surgir de esto, en particular la simulación de teorías de campo cuántico utilizando el modelo de cálculo topológico: [1111.3633] Algoritmos cuánticos para teorías de campo cuántico (la complejidad espacial es, por supuesto, polinómica, por lo que esto realmente Es un buen avance).
Otro esfuerzo en ese problema fue por Edward Farhi, quien introdujo el modelo adiabático en 2000: [quant-ph / 0001106] Computación cuántica por evolución adiabática. El modelo adiabático también es resistente al ruido por diseño, intentando cambiar adiabáticamente de estados fácilmente preparables a estados difíciles, con la esperanza de explotar los efectos de túnel cuántico para ayudar a un algoritmo de optimización global cuántica. Ha provocado una gran cantidad de investigaciones, aunque un “crédito” significativo para esto también se debe a D-Wave Systems por sus controvertidas campañas de marketing y productos. Desafortunadamente, el modelo sufre otros problemas serios, como caracterizar la complejidad y el problema de integración en implementaciones prácticas. Fue Dorit Aharonov, una teórica del control de calidad muy prolífica, y otros que demostraron que era equivalente al modelo de circuito estándar (¡el método es realmente bastante inteligente e interesante!): [Quant-ph / 0405098] La computación cuántica adiabática es equivalente al estándar Computación Cuántica
- ¿Qué es exactamente la informática teórica? ¿Qué se investiga en él?
- ¿Cuáles son las diferencias entre la investigación de sistemas y la investigación en informática?
- ¿Qué es el Protocolo de separación de localizador / identificador (LISP) en términos simples, con las terminologías en eso?
- ¿Cuál es el curso de informática ideal para un novato en informática?
- Comenzando mi investigación de doctorado sobre sistemas de navegación con visión asistida. ¿Dónde puedo encontrar buenos recursos y referencias para la visión por computadora en la navegación?
Otro modelo introducido por Farhi y sus amigos es la caminata aleatoria cuántica, que se reconoce inmediatamente que tiene aplicaciones en cualquier problema en el que la construcción primaria es un gráfico de árbol, y el objetivo es encontrar algún vértice de ese gráfico que se pueda hacer en [matemáticas] tiempo matemático {O} (sqrt {n}) [/ math]. Esto tiene aplicaciones obvias para la IA y la teoría de juegos, entre otras cosas probablemente. Aquí hay una buena conferencia al respecto (y el artículo correspondiente: [quant-ph / 0702144] Un algoritmo cuántico para el árbol NAND de Hamilton):
Andrew Childs publicó un artículo el año pasado extendiendo la idea y demostrando que las caminatas aleatorias cuánticas son capaces de computación universal: [1205.3782] Computación universal por caminata cuántica de partículas múltiples. Él (y otros) también mostraron que proporciona un aumento definitivo en la eficiencia sobre la computación clásica: [quant-ph / 0209131] Aceleración algorítmica exponencial por caminata cuántica
Cabe señalar que el modelo permutacional vinculado en la parte superior fue inventado por Stephen Jordan, que era estudiante de Farhi en el MIT (también fue el autor principal del documento de simulación QFT). Su tesis doctoral es bastante esclarecedora sobre el tema de los nuevos modelos cuánticos de computación y algunas motivaciones para hacerlo: [0809.2307] Computación cuántica más allá del modelo de circuito. Específicamente, habla sobre el modelo de un qubit limpio, entre otras cosas, como la corrección de errores adiabáticos, y ofrece una descripción decente de los modelos más conocidos en la introducción.
También me encontré con algunos esfuerzos de aquellos involucrados en biofísica. No sé mucho sobre esto, pero aquí hay un par de documentos interesantes: Página sobre Iop (de hecho, encontré esto a través del sitio web de Stephan Hoyer, así que tal vez él pueda explicar algo al respecto si tenía curiosidad), [1311.4688] Evolutivo Diseño en Computación Cuántica Biológica, y [0807.0929] Transporte Cuántico Asistido por el Medio Ambiente.
Se habla de computadoras cuánticas de agujeros negros, pero esto se basa en algunas conjeturas sobre la física de los agujeros negros, de las cuales todavía no hay consenso. Además, soy demasiado novato para entenderlo, y no me he topado con ningún buen documento al respecto (lo admito, no he intentado mucho encontrarlos, pero si conoces alguno, por favor envíalos).
En cuanto a por qué está ocurriendo esta tendencia, creo que está claro a partir de algunos de los problemas que muchos enfrentan experimentalmente con el modelo estándar de circuito cuántico. La decoherencia es un gran problema, y los modelos topológicos y adiabáticos estaban destinados principalmente a solucionarlo, pero terminan teniendo sus propios problemas. Para el control de calidad topológico, no ha habido evidencia de los tipos de partículas que se necesitan para una realización experimental (anyons no abelianos). El modelo adiabático tiene muchos problemas, y sospecho que no recibiría tanta atención si no fuera por D-Wave u otro grupo con alguna motivación para implementaciones físicas, los problemas son bastante molestos pero están cubiertos en otros lugares en Quora, vea ¿Cuáles son las principales críticas de la computación cuántica adiabática? No estoy seguro de qué problemas existen para el modelo one-clean-qubit o el modelo permutacional (este último no ha demostrado ser capaz de computación universal, al menos). Aún así, hay suficientes dificultades con implementaciones de circuitos como trampas de iones (decoherencia), SQUID (también decoherencia) y RMN (direccionamiento) que parecen mantener a la comunidad de CC motivada para encontrar modelos alternativos, lo que conduciría a implementaciones físicas alternativas de CC .
Siéntase libre de publicar comentarios, críticas, explicaciones adicionales o lo que sea. Estos pensamientos y referencias son un trabajo en progreso en mi cabeza, por lo que agradezco mucho las ideas adicionales.
