量子计算与传统 base10 系统答案

【问题标题】：Quantum computing vs traditional base10 systems量子计算与传统 base10 系统
【发布时间】：2021-05-14 19:50:50
【问题描述】：

这可能表明我的幼稚，但据我所知，量子计算的障碍是稳定 qbits。我也了解标准计算机使用二进制（开/关）；但似乎用今天的技术来读取 0 到 9 之间的电状态可能更容易。二进制是答案，因为很难读取不同的电量，组件会随着时间的推移而退化，并且可能会保持干净的电气“信号” "很有挑战性。

但是尝试解决读取不同电量级别的问题不是更容易吗? 我知道我错过了 quite bit（抱歉双关语很痛苦）所以我很想听听为什么或为什么不。谢谢

【问题讨论】：

标签： binary-data quantum-computing

【解决方案1】：

“以指数方式增加通过逻辑门的路径数量”正是问题所在。每个 n 进制数字的更多可能状态意味着更多的晶体管、更大的门和更复杂的 CPU。这并不是说没有人在研究三元和类似系统，但二进制无处不在的原因是它的简单性。对于存储，更多可能的状态也意味着我们需要更灵敏的电子设备来读写，以及在这些操作期间更高的错误频率。使用 DNA（base-4）进行存储有很多炒作，但这更多是因为基质的密度和耐用性。

您是对的，尽管您的问题缺少 quite a bit - 无论我们使用位还是数字，量子位都与经典信息完全不同。经典的bits和trits分别对应像这样的向量

Binary:  |0> = [1,0];   |1> = [0,1];
Ternary: |0> = [1,0,0]; |1> = [0,1,0];  |2> = [0,0,1];

另一方面，一个量子比特可以是经典状态的线性组合

Qubit: |Ψ> = α |0> + β |1>

其中 α 和 β 是任意复数，使得 |α|² + |β|² = 1。

这称为叠加，这意味着即使是单个量子位也可以处于无限多个状态之一。而且，除非你自己准备了量子比特或者收到了一些关于 α 和 β 的经典信息，否则没有办法确定 α 和 β 的值。如果你想从量子比特中提取信息，你必须执行测量，它会折叠叠加并返回|0> 概率|α|² 和|1> 概率|β|².

我们可以将这个想法扩展到 qutrits（不过，就像 trits 一样，这些比量子比特更难以有效实现）：

Qutrit: |Ψ> = α |0> + β |1> + γ |2>

这些要求意味着量子比特比任何基础的经典比特更难实现。

【讨论】：

感谢您的回复。因此，由于物理限制/空间，努力稳定 qbits 的好处似乎比尝试构建更复杂的逻辑门和晶体管具有指数级更高的收益。尽管我认为测量电力范围或稳定电信号以获得更清晰的读数比处理量子计算中使用的冷却过程要可行得多。
当然，它至少不是不可实现的，它只是不会超过使用二进制的好处（更简单的电路设计、算法）。更重要的是，在基于 n 的经典计算机上，没有什么可以轻松计算，而使用二进制计算机则不能，而有可能更快的 qc 算法永远无法以经典方式实现 - Grover（次线性时间搜索），Shor 的（次指数分解），以及使用量子信息的有趣属性（如不可克隆和不可删除）的通信协议。
这是有道理的。这很有帮助，再次感谢您。