给定随机的量子行为，如何哄骗量子位在量子计算机中产生有意义的输出？

Question

我对量子比特的理解是，它们的力量在于它们“可以同时拥有多个状态”。但是，如何利用这一点来获得与具体问题/输入/程序和有意义的输出相关的任何内容？我的理解是，一旦进行测量，许多状态就会消失，所以我不明白为什么纠缠会有所帮助，因为一旦你知道纠缠对的状态，就没有来自纠缠对的额外信息。换句话说，量子计算机应该如何比那些扔骨头寻求答案的老占卜者执行更多有意义的结果。是的，骨骼的位置被随机放置在许多可能的位置之一，但这应该如何与计算程序真正有意义地相关。我了解计算机门是如何在传统硅计算机中创建逻辑的。但它们的行为不是随机的。肘的随机行为和一般的量子世界应该如何产生任何有用的结果？权力似乎是基于多态随机性，但为什么这种随机状态被认为以某种方式提供的不仅仅是随机输出？请回答谷歌正在构建的计算机类型 - 不是 DWave“量子”计算机。

Answer 1

随机不等于无用。我们还有在经典计算机上运行的传统随机算法——你会说它们不能仅仅因为它们不是确定性的而产生有用的结果吗？

量子计算算法操纵系统状态的方式使得最终测量正确答案的可能性很高，而任何不正确的答案都极不可能。一些算法，比如 Deutsch-Jozsa 算法，做得很好，测量正确答案的概率是 100%，所以即使在算法描述中涉及概率，它们实际上是确定性的。

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让我们以 Grover 搜索为例 - 这是一种搜索方程 f(x) = 1 的解的算法。您将通过测量几个量子比特得到答案 x（这比使用qudits）。你从这些等量叠加的量子比特开始——如果你在这个阶段进行测量，你实际上不会得到任何有用的东西，因为你会得到一个等概率的任意结果，而且它可能不是你问题的答案。 Grover 算法是修改系统状态的一系列步骤，因此结果的叠加不再相等 - 解决您的问题的状态概率被放大，而不能解决问题的状态概率被降低.这意味着测量结果仍然是随机的，但得到正确答案的概率比你开始时要高得多。