Odpočítávání do Q-Day - část 1 podle @apruden08 Kvantové výpočty využívají kvantovou mechaniku, nejpřesnější fyzikální teorii, jakou kdy věda vytvořila. Od roku 1981, kdy fyzik Richard Feynman poprvé navrhl tento koncept, se kvantové počítače posunuly od teorie k realitě a dnes je k dispozici několik funkčních prototypů. Jejich realizace v nejmenších měřítcích byla teoretickým triumfem. Tyto stroje první generace jsou však primitivní ve srovnání s klasickým hardwarem spotřebitelské třídy. Aby byly kvantové počítače někdy relevantní, musí se škálovat. Ačkoli jim říkáme "počítače", kvantové počítače se zásadně liší od klasického stroje, který používáte ke čtení. Pochopení základních principů kvantové mechaniky, a zejména toho, jak se liší od našich klasických představ o výpočtech, je zásadní pro pochopení potenciálního výkonu kvantového počítače a výzev spojených s jeho stavbou. Tento příspěvek je prvním z pětidílné série, která poskytne základní znalosti o kvantových výpočtech a metodologii pro odhad časové osy kryptograficky relevantního kvantového počítače. Tento základ nám nakonec poskytne rámec pro realistické posouzení časového plánu Q-Day, abychom pochopili, jak dlouho se musíme připravovat. Základní rozdíly mezi klasickými a kvantovými výpočty Zatímco klasické počítače fungují na relativně přímočarých logických konceptech, kvantové počítače se spoléhají na principy kvantové mechaniky, které zpochybňují naši každodenní intuici o informacích. Pojmy jako superpozice, provázání, interference a teorém o neklonování dávají kvantovým počítačům radikálně odlišné vlastnosti ve srovnání s klasickými počítači, a tedy různé schopnosti a omezení. Zde jsou některé klíčové aspekty kvantové mechaniky, které ze své podstaty definují kvantový počítač: Superpozice - V kvantové mechanice částice nezaujímají určité stavy jako klasické bity. Místo toho existují v superpozici nebo lineární kombinaci možných stavů, popsaných vlnovou funkcí. Tato vlnová funkce kóduje všechny možné stavy systému, který popisuje. Konkrétně, zatímco klasický bit definitivně reprezentuje buď 0 nebo 1, qubit může být v superpozici obou současně. Výsledek, který získáte měřením, závisí na rozdělení pravděpodobnosti odvozeném z vlnové funkce. Jinými slovy, superpozice umožňuje qubitu kódovat mnohem bohatší prostor stavů než klasický bit, což je to, co dává kvantovým počítačům jejich exponenciální potenciál. Tento bod je zásadní pro pochopení jedné z hlavních výzev při budování kvantového počítače. V klasických výpočtech je měření pasivní v tom smyslu, že paměť pro čtení jej nemění. Ale v kvantové mechanice akt měření systému zhroutí superpozici do určitého stavu. Aby bylo možné získat smysluplnou výhodu z kvantového počítače, musí být tato superpozice pečlivě zachována až do správného okamžiku. Provázání - V kvantové mechanice mohou být částice provázané, což znamená, že jejich stavy se propojí takovým způsobem, že musí být popsány jako jeden systém. I když jsou od sebe vzdáleny velké vzdálenosti, výsledek měření jedné částice koreluje se stavem druhé částice (nebo je jím dokonce určen). Jinými slovy, provázání je zvláštní druh superpozice, která se rozprostírá přes více částic. Je to jedna z klíčových funkcí, která umožňuje exponenciálně škálovat kvantové počítače, ale také jedna z nejkřehčích z hlediska údržby v průběhu času a/nebo vzdálenosti. Interference – Jeden z klíčových rozdílů mezi kvantovou a klasickou pravděpodobností spočívá v konceptu interference. V klasických systémech se pravděpodobnosti jednoduše sčítají (například hození dvěma mincemi dává 25% šanci na každý výsledek). Ale v kvantové mechanice se amplitudy (složky vlnové funkce) mohou před měřením vzájemně rušit. Tyto amplitudy mohou zesílit (konstruktivní interference) nebo vyrušit (destruktivní interference), v závislosti na jejich relativních fázích. Kvantové počítače mohou tento jev využít k "nasměrování" výpočtu ke správným odpovědím. Namísto pouhého paralelního zkoumání všech cest je kvantový algoritmus navržen tak, aby nesprávné odpovědi destruktivně zasahovaly a rušily se, zatímco žádoucí cesty vedoucí ke správným odpovědím konstruktivně zasahovaly a dominovaly konečnému výsledku.  Bez této schopnosti zesílit správné výsledky a potlačit ty nesprávné by kvantové výpočty nenabízely žádnou výhodu oproti klasicky randomizovaným přístupům. Věta o neklonování - Protože čtení má přímý dopad na systém v tom, že zhroutí superpozice do určitých stavů, je nemožné "kopírovat" kvantové stavy. To je teorém o neklonování. ...