¿Qué significa algoritmo cuántico?

El algoritmo cuántico es un algoritmo que se ejecuta en un ordenador cuántico y utiliza las propiedades de la mecánica cuántica para realizar cálculos.

A diferencia de los ordenadores clásicos tradicionales que utilizan bits como unidad básica de información, los ordenadores cuánticos utilizan bits cuánticos (qubits) para almacenar y procesar información. Los qubits tienen las características de superposición y entrelazamiento, lo que permite a las computadoras cuánticas acelerar los cálculos a velocidades exponenciales en determinadas circunstancias.

Los algoritmos cuánticos utilizan las características de los ordenadores cuánticos para resolver algunos problemas que son difíciles de resolver de manera eficiente para los ordenadores clásicos. Por ejemplo, el famoso algoritmo de Shor puede factorizar números enteros grandes en poco tiempo, lo cual es una tarea que requiere mucho tiempo en una computadora clásica. Otro algoritmo famoso es el algoritmo de Grover, que puede buscar rápidamente elementos de destino en bases de datos sin clasificar.

Principio básico:

El principio de superposición de estados de la mecánica cuántica permite que el estado de una unidad de información cuántica esté en un estado de superposición de múltiples posibilidades, lo que hace que el procesamiento de la información cuántica sea más eficiente. que el procesamiento de información clásico tiene un mayor potencial. Un registro de 2 bits en una computadora común solo puede almacenar uno de cuatro números binarios (00, 01, 10, 11) a la vez, mientras que un registro de bits cuánticos (qubit) de 2 bits en una computadora cuántica puede almacenar los cuatro al mismo tiempo. al mismo tiempo.

A medida que aumenta el número de qubits, para n qubits, la información cuántica puede estar en una superposición de dos estados posibles. Con el paralelismo de la evolución de la mecánica cuántica, puede mostrar un rendimiento más rápido que las computadoras tradicionales.

Concepto propuesto:

El concepto de computación cuántica fue propuesto por primera vez por P. Benioff del Laboratorio Nacional Argonne a principios de la década de 1980. Propuso que se pueden utilizar sistemas cuánticos de dos niveles. simulaciones Computación numérica; Feynman más tarde se interesó por este tema y comenzó a estudiarlo, y pronunció un discurso en la Primera Conferencia sobre Física de la Computación celebrada en el Instituto Tecnológico de Massachusetts en 1981, esbozando la visión de realizar cálculos con fenómenos cuánticos.

En 1985, D. Deutsch de la Universidad de Oxford propuso el concepto de máquina cuántica de Turing, y la computación cuántica empezó a tener una forma básica de matemática. Sin embargo, la mayor parte de la investigación sobre computación cuántica mencionada anteriormente se limita a explorar la naturaleza física de la computación y se mantiene en un nivel bastante abstracto y aún no ha entrado en la etapa de desarrollo de algoritmos.