Spojrzenie teoretyków w dziedzinie złożoności na kwantowe systemy obliczeniowe
Dotychczas odniesiono pewne sukcesy w zakresie budowy komputerów kwantowych o niewielkiej liczbie bitów kwantowych (kubitów). Ponieważ istnieje wiele trudności, które należałoby przezwyciężyć, zanim powstanie wielkoskalowy komputer kwantowy, na myśl przychodzi oczywiste pytanie: czy taka maszyna w ogóle może powstać? Teoretycy w dziedzinie złożoności obliczeniowej rozważają jednak inną kwestię: jeśli taka maszyna powstanie, czy pomoże w rozwiązaniu problemów obliczeniowych, którym nie mogą sprostać maszyny konwencjonalne? Przedmiotem zainteresowania projektu TCSTURKEY (Analysis of Boolean functions for algorithms and complexity), realizowanego w ramach programu Marie Curie, były ograniczenia komputerów kwantowych. Wraz z ekspertem w dziedzinie modeli teoretycznych opartych na mechanice kwantowej, członek projektu TCSTURKEY zająć się badaniem zamkniętych krzywych czasopodobnych (CTC), aby zyskać cenną wiedzę na temat kwantowych systemów obliczeniowych. Owe rozwiązania równań pola Einsteina biorą pod uwagę możliwość podróży w czasie, które instynktownie wydają się paradoksalne. Gdyby CTC istniały, możliwe byłoby natychmiastowe wykonanie dużych obliczeń poprzez obliczenie odpowiedzi i wysłanie jej w przeszłość do momentu przed ich rozpoczęciem. Zespół projektu TCSTURKEY bierze pod uwagę scenariusz, zgodnie z którym komputery konwencjonalne i kwantowe obejmują CTC, w owe CTC zawierają klasyczne bity i kubity. Liczba bitów CTC była stopniowo zwiększana. Jednak nie uzyskano dowodów na to, że podróżujące w czasie bity kwantowe oferowałyby korzyści, jakich nie zapewniają podróżujące w czasie bity klasyczne. Obliczenia randomizowane o bitach rosnących logarytmicznie stanowiły ekwiwalent standardowych obliczeń kwantowych. Następnie uwagę badaczy z zespołu TCSTURKEY pochłonął kolejny zasadniczy element technologii kwantowych, a mianowicie zadanie polegające na charakterystyce stanu systemu kwantowego. Zainteresowali się oni sposobem obsługi informacji wynikających ze skalowania szeregu parametrów opisujących stany kwantowe wielu ciał. Granicę, poza którą metody klasyczne nie są w stanie kontrolować dużych, wysoce dostępnych systemów kwantowych, można przesunąć, jeśli nietrywialne informacje strukturalne na temat tych systemów są użytkowane. Badacze z zespołu TCSTURKEY widzą zarówno potencjał, jak i konieczność postępowania zgodnie z tą linią badań po zakończeniu projektu.
Słowa kluczowe
Kwantowe systemy obliczeniowe, teoria złożoności obliczeniowej, bity kwantowe, zamknięte krzywe czasopodobne, podróż w czasie, obliczenia randomizowane
