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Resultate eines Quantencomputers
 
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fruor



Anmeldungsdatum: 03.02.2015
Beiträge: 4

Beitrag fruor Verfasst am: 03. Feb 2015 23:00    Titel: Resultate eines Quantencomputers Antworten mit Zitat

Als Programmierer auf herkömmlichen Computer kann ich jederzeit den Wert eines bits feststellen und auch vorschreiben welchen Wert es künftig unter bestimmten Bedingungen haben wird.

(In Wahrheit gibt es sehr selten zufällige bit-Drehungen, die Häufigkeit dieser Ereignisse korreliert übrigens mit Sonnenwinden mit dem Koeffizienten >0.95)

Der Wert von Qubits darf allerdings nicht feststehen, und spätestens seit den Experimenten mit Delayed Choice Quantum Eraser ist klar daß man auch nicht im nachhinein ableiten darf wie der Zustand eines Qubits war.

Das heisst doch, wir dürfen niemals genau wissen wie die Resultate zustande gekommen sind, richtig?

Ich habe kein Problem damit die Vergangenheit eines bits nicht zu kennen (jede full-formatierte Festplatte verliert de facto haufenweise Information). Aber ein Resultat zu erzeugen das nicht nachvollzogen werden darf?

Reicht es schon eine hinreichende Unsicherheit zu erzeugen, beispielsweise eine Art binäre Kodierung? (.exe, .pdf etc. = binär kodiert, d.h. ursprünglicher Code niemals genau nachvollziehbar). Wie groß muss dieses hinreichend sein, damit nicht ein einziges Qubit im nachhinein abgeleitet werden kann?

Und wie verlässt ein Resultat eines Quantencomputers das System, um vom Menschen eingesehen zu werden? Immerhin müssen Resultate definiert sein (zB in Form von festen 0 oder 1 bits) und nicht wahrscheinlich.
MI



Anmeldungsdatum: 03.11.2004
Beiträge: 828
Wohnort: München

Beitrag MI Verfasst am: 19. Feb 2015 01:22    Titel: Antworten mit Zitat

Natürlich musst du irgendwann die Qubits messen, d.h. in einer Basis entweder eine 0 oder eine 1 bekommen (und die Basis ist in der Regel festgelegt). Am Ende des Experiments machst du also immer eine Messung und hast einen Bitstring, der dann dein Ergebnis ist. Anders kann man schließlich keine Resultate auslesen, wie du richtig bemerkst.

Der Punkt ist, dass obwohl du am Ende des Experiments einen Bitstring aus dem Quantencomputer rausziehst und daran dein Ergebnis ablesen können sollst wie bei einem klassichen Computer, können die zusätzlichen Möglichkeiten davor mehr bewirken, als beim klassichen Computer. Wie das passiert, ist nicht so einfach zu erklären - ich empfehle Nielsen&Chuang zur Hand zu nehmen!

Gruß
MI
fruor



Anmeldungsdatum: 03.02.2015
Beiträge: 4

Beitrag fruor Verfasst am: 21. Feb 2015 19:44    Titel: Antworten mit Zitat

MI hat Folgendes geschrieben:
ich empfehle Nielsen&Chuang zur Hand zu nehmen!

Gruß
MI


Danke für den Tip, werd ich mir reinziehen.

Die Frage des Übergangs von qubit zu bit bereitet mir so Kopfzerbrechen daß ich mich sogar frage ob es überhaupt möglich ist. Weiß jemand ob das schon definitiv geklärt ist?
MI



Anmeldungsdatum: 03.11.2004
Beiträge: 828
Wohnort: München

Beitrag MI Verfasst am: 03. März 2015 18:17    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, das ist alles sehr genau verstanden. Der Übergang von Qubit zu Bit ist dabei einfach nur die Messung: Ein Qubit ist nichts anderes als ein Zweilevelsystem, z.B. der Spin eines Elektrons.

Wenn du deinen Algorithmus konzipierst, geht's dann irgendwann daran, dein Resultat auszulesen. Dazu präzisierst du im Algorithmus eine Basis, in der du misst. Beispielsweise die z-Basis. Das Resultat der Messung ist dann entweder "Spin up" oder "Spin down" in dieser Basis - also ein Bit - egal, ob das Qubit vorher in einer Superposition der beiden z-Basiszustände vorlag (z.B. in einem Eigenzustand in der x-Basis) oder nicht.

Also kurz: Qubit --> Messung --> Bit.

Bevor du dich jetzt fragst, was denn dann mit solchen Superpositionszuständen ist, wie man die gebrauchen kann, zwei Kommentare:
a) man versucht manchmal, den Algorithmus so zu konzipieren, dass das Ergebnis hinterher in einem Basiszustand der Messung liegt.
b) im Allgemeinen liefert ein Quantencomputer aber immer nur probabilistische Ergebnisse. D.h., wenn man das Programm hinreichend oft laufen lässt, kann man aus der Verteilung der Messergebnisse dann das gewünschte Ergebnis ablesen.

Um genau zu verstehen, wie so ein Programm läuft, musst du aber wirklich einen Algorithmus zur Hand nehmen und durchturnen. Die zwei bekanntesten sind hierbei Shor's algorithm oder Grover's search algorithm. Beide sind in Nielsen&Chuang ausreichend erklärt. Ein wichtiger Schritt ist, dass du deine klassischen Vorstellungen von Algorithmen über Bord werfen musst. Ein Programm in einem universellen Quantencomputer ist eine Abfolge von Standardoperationen und Messungen, man kann es (noch) nicht auf einer so hohen Ebene wie der einer Programmiersprache verstehen.

Gruß
MI
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