Ketika saya melihat ini beberapa waktu yang lalu, jelas bahwa algoritma kuantum, meskipun tidak terlalu cepat, memungkinkan paralelisme masif secara eksponensial. Jadi mereka akan bersinar dalam kasus yang melibatkan pencarian di ruang yang tidak praktis dengan perangkat keras sekuensial, bahkan perangkat keras sekuensial paralel besar-besaran.
Salah satu sifat dari algoritma kuantum adalah mereka harus dapat dibalik . Algoritma apa pun yang diberikan dapat diterjemahkan ke dalam satu yang dapat dibalikkan, dengan menambahkannya pada pencatatan yang cukup untuk memungkinkannya dijalankan mundur.
Properti lainnya adalah bahwa mendapatkan jawaban dari algoritma kuantum adalah masalah hit-and-miss, karena apa yang Anda dapatkan pada akhir perhitungan adalah beberapa jawaban, masing-masing dengan probabilitasnya sendiri. Itu perlu dijalankan sedemikian rupa sehingga jawaban yang Anda inginkan memiliki probabilitas tinggi. Ini mungkin melibatkan menjalankan algoritme maju dan mundur beberapa kali.
Lihat Algoritma Pencarian Grover .
Dimasukkan untuk menunjukkan operasi dasar dari algoritma Grover. Misalkan ada masalah pencarian. Jawaban yang mungkin adalah 0, 1, 2, dan 3, tetapi jawaban yang tepat adalah 2. Jadi komputer kuantum ditempatkan di superposisi keempat negara, dan ia melewati serangkaian langkah-langkah untuk melihat mana yang benar, dan membalikkan amplitudonya, seperti titik dan panah hitam di bawah ini:
Anda dapat melihat bahwa panah 2 telah terbalik di dalam mesin, tetapi tidak ada cara untuk mengatakannya di luar, karena hanya probabilitas yang terlihat di luar, yang merupakan amplitudo kuadrat , dan ketika kuadrat mereka semua sama.
Namun, amplitudo memiliki rata-rata, ditunjukkan oleh garis merah, dan komputer dapat dibuat untuk melewati serangkaian langkah yang membalikkan setiap amplitudo tentang rata-rata . Ketika itu selesai, amplitudo, dan probabilitas, pindah ke status 2, jawaban yang tepat ! Jadi jika mesin diamati, nyatakan 2 bersinar.
Tidak sesederhana ini. Umumnya dibutuhkan beberapa siklus mesin, maju dan mundur, membalik pada akhir setiap siklus, untuk memaksimalkan probabilitas jawaban yang benar. Juga, seseorang harus berhati-hati untuk tidak melakukannya lebih dari itu beberapa kali, karena dapat dengan mudah membalikkan dirinya sendiri.
Jadi mengapa mereka mengatakan komputer kuantum sangat cepat ? Karena setiap kali Anda menggandakan jumlah qubit, Anda menyejajarkan paralelisme, tetapi Anda tidak menguadratkan lamanya waktu, sehingga akhirnya ia menang.
Bukankah itu menyenangkan?
Saya pribadi tertarik pada bagaimana ini dapat diterapkan untuk verifikasi kebenaran perangkat lunak. Sekarang kita menguji perangkat lunak dengan melemparkan banyak input uji padanya dan (terlalu sederhana) melihat apakah itu mengenai Assert. Dalam komputer kuantum dimungkinkan untuk menjalankannya secara paralel terhadap serangkaian input yang jauh lebih padat dan melihat apakah ada kasus yang mengenai Assert.
Seperti jika input ke algoritme adalah 128 byte, atau 1024 bit, ada 2 ^ 1024 atau 10 ^ 308 kemungkinan input yang berbeda. Tidak ada cara untuk menguji banyak input pada komputer konvensional, tetapi komputer kuantum dapat mencoba semuanya secara paralel.