Die Frage lautet: "Gibt es eine Möglichkeit, die durch [Quanten-] Rauschen verursachten Fehler effektiv zu beheben?" und Peter Shors Antwort deckt bewundernswerterweise einen effektiven Weg zur Beantwortung dieser Frage ab, nämlich den Entwurf fehlertoleranter Quantencomputer.
Ein alternativer effektiver Weg ist in der Ingenieurpraxis weit verbreitet. Wir begründen: "Wenn das Rauschen so groß ist, dass keine Quantenberechnung möglich ist, kann die Systemdynamik möglicherweise mit klassischen Ressourcen in P simuliert werden."
Mit anderen Worten, wir können uns häufig "auf effektive Weise von Rauschen erholen", indem wir erkennen, dass das Rauschen einen wichtigen Dienst für uns darstellt, indem wir den Rechenaufwand für die Simulation sowohl klassischer als auch quantischer Systeme exponentiell reduzieren.
Die Literatur zu geräuschzentrierten Ansätzen für dynamische Simulationen ist umfangreich und wächst. Eine neuere Referenz, deren Theoreme sowohl physikalisch motiviert als auch erfreulich streng sind und die viele Verweise auf die breitere Literatur enthält, sind Plenio und Virmanis obere Schranken für Fehlertoleranzschwellen von verrauschten Clifford-basierten Quantencomputern (arXiv: 0810.4340v1).
Klassische Dynamiker verwenden eine ganz andere Sprache, in der Geräuschmechanismen unter dem technischen Namen Thermostate bekannt sind . Das Verständnis der molekularen Simulation von Frenkel und Smit : von Algorithmen zu Anwendungen (1996) bietet eine grundlegende mathematische Einführung.
Wenn wir klassische Thermostate und Quantenthermostate in die Sprache der geometrischen Dynamik übertragen, stellen wir (nicht überraschend) fest, dass klassische Methoden und Quantenthermostate zur Nutzung von Rauschen zur Steigerung der Simulationseffizienz im Wesentlichen identisch sind. dass ihre jeweiligen Literaturen so selten aufeinander verweisen, ist größtenteils ein Unfall der Geschichte, der durch notatorische Hindernisse gestützt wurde.
Weniger streng, aber allgemeiner beleuchten die obigen Ergebnisse die Ursprünge der Quanteninformationstheorie einer heuristischen Regel, die von Chemikern, Physikern und Biologen weit verbreitet ist und die jedes klassische oder Quantensystem, das sich in dynamischem Kontakt mit einem Thermalbad befindet, wahrscheinlich kennt sich mit Rechenressourcen in P für alle praktischen Zwecke (FAPP) als simulierbar erweisen.
Die Ausnahmen zu dieser sowohl klassischen als auch quantalen Heuristik stellen wichtige offene Probleme dar. Ihre Zahl nimmt von Jahr zu Jahr auffallend ab; Die alle zwei Jahre stattfindende kritische Bewertung der Strukturvorhersage (CASP) liefert ein objektives Maß für diese Verbesserung.
Die fundamentalen Grenzen dieses lärmgetriebenen, jahrzehntelangen Fortschritts in der Simulationsfähigkeit von "More than Moore" sind derzeit nur unzureichend bekannt. Es erübrigt sich zu erwähnen, dass unser stetig verbessertes Verständnis dieser Grenzen uns auf lange Sicht dem Aufbau von Quantencomputern näher bringen wird, während dieses Wissen uns auf kurze Sicht bei der effizienten Simulation von Systemen hilft, die keine Quantencomputer sind. In jedem Fall sind es gute Nachrichten.