Ist die Erklärung des kanadischen Premierministers Trudeau zum Quantencomputing korrekt?

In einer kürzlichen Pressekonferenz antwortete Justin Trudeau einem Journalisten, der ihn (zunächst im Scherz) bat, Quantencomputer zu erklären. Er verpflichtete sich mit einer <1-Minuten-Erklärung, die in den sozialen Medien Anerkennung zu finden scheint.

Hier ist ein Video, das ich auf YouTube gefunden habe: Canadian Prime Minister Justin Trudeau Explains Quantum Computing und hier ist eine Abschrift (von dieser Website ):

.. normale Computer funktionieren, entweder es fließt Strom durch ein Kabel oder nicht. Es ist 1 oder 0, das sind binäre Systeme. Äh, was Quantenzustände ermöglichen, sind viel komplexere Informationen, die in einem einzigen Bit kodiert werden können. Ein normales Computerbit ist entweder eine 1 oder eine 0, ein oder aus. Ein Quantenzustand kann viel komplexer sein, denn wie wir wissen (dramatisch beschleunigt), können Dinge gleichzeitig sowohl Teilchen als auch Wellen sein, und die Ungewissheit um Quantenzustände [Gelächter] ermöglicht es uns, mehr Informationen in viel kleinere zu kodieren Rechner. Das ist also das Spannende am Quantencomputing.

Ist diese Erklärung zutreffend? Mir ist klar, dass es kurz ist und wahrscheinlich viele Dinge vereinfacht, aber ist die Hauptbehauptung, wie (1) Welle-Teilchen-Dualität und "Unsicherheit um Quantenzustände", was eine gepacktere Codierung ermöglicht? Oder (2) das Codieren von mehr Informationen in einen kleineren Computer ist das Ziel von Quantencomputing?

Werden Sie damit zufrieden sein, dass die Antwort als "pop-sci right" deklariert wird, oder wollen Sie wirklich, dass dies einer professionellen Prüfung unterzogen wird? (Denken Sie daran, dass nur sehr wenige populäre Behandlungen das Thema auch nur annähernd auf einer Ebene vermitteln, die für einen Richtungsvergleich mit der Realität geeignet ist.)
Was ist der Unterschied zwischen "Pop-Sci-Recht" und professioneller Prüfung?
Wie auch immer, wenn die Erklärung wirklich vereinfacht ist, macht es mir nichts aus, aber ich möchte wissen, ob die 2 Behauptungen (in meinen Fragen nummeriert) korrekt sind.
Es gibt mindestens eine ungenaue Behauptung, die Sie nicht in Frage gestellt haben: die Beschreibung des klassischen Rechnens. Der Nullzustand entspricht nicht "kein Strom durch einen Draht", sondern "ein gewisser Strom fließt durch den Draht, der durch Konvention festgelegt wurde, um eine 0 darzustellen [typischerweise weniger als der unterschiedliche Strombetrag, der festgelegt wurde um eine 1 darzustellen]". Tatsächlich denke ich, dass es GEB war, wo darauf hingewiesen wurde, dass keine Kraft, die durch den Draht fließt, ein großartiges, physisches Beispiel für den Zustand „Mu“ ist (keine Antwort ist möglich).
In Büchern, die für ein breites Publikum geschrieben wurden, verwendet der Autor Analogien und unscharfe Wortbilder, um den Eindruck zu erwecken, dass Sie verstehen, was vor sich geht. Große Mengen an Details werden weggelassen, und die Analogien brechen im Allgemeinen unter verschiedenen Änderungen in der zugrunde liegenden Struktur zusammen, sodass Sie sie nicht als Grundlage für Überlegungen zu Situationen verwenden können, die sich sehr von denen unterscheiden, die der Autor dargestellt hat. Wenn der Autor gut ist, ist diese Beschreibung pop-sci richtig. Aber es ist technisch nicht richtig und ersetzt kein Lehrbuch (nicht einmal ein bisschen).
Quantencomputing ist ein sehr kompliziertes Thema. Genauigkeit, Kürze, Klarheit: Wählen Sie zwei beliebige aus.
Ich mache mir Sorgen, dass die Antwort, die Sie zu suchen scheinen, lautet: "Bitte geben Sie mir einen vollständigen Kurs in Quantencomputer, damit ich verstehen kann, warum dieses 30-Sekunden-Aufstoßen einer fünfminütigen Beschreibung ihn nicht vollständig abdeckt." Trudeaux behauptet nicht, das gesamte Quantum Computing genau abgedeckt zu haben.
Ihre (1) und (2) ansprechen: nein und nein. Für (1) wächst die Dimension des Informationsraums für klassische Informationsräume additiv, für Quanteninformationsräume jedoch multiplikativ. Für (2) benötigt der 512-Qubit-Quantencomputer von D-Wave einen Raum voller Kühlung; ein passenderer Grund ist, dass es ein paar Probleme gibt, die auf Quantencomputern viel schneller laufen als klassische, wenn solche jemals groß genug gebaut werden können. Diejenigen, die mit den Konzepten überhaupt vertraut sind, können (1) mit einem oder zwei weiteren Erklärungssätzen konkretisieren.
@Oddthinking nicht wirklich. Ich bin mir sicher, dass es "es nicht vollständig abdeckt", es ist unmöglich, dies in 30 Sekunden zu tun. Meine Frage bezieht sich auf die Richtigkeit oder Genauigkeit der spezifischen Behauptungen. Zum Beispiel enthalten die Kommentare von Sashkello in Ihrer Antwort eine gute Entlarvung bestimmter Punkte und würden mich zufrieden stellen. Aber ich verstehe, dass es aufgrund der Regel in dieser SE nicht als Antwort gepostet werden kann, es sei denn, die gleiche Begründung wird an anderer Stelle veröffentlicht.

Antworten (1)

Diese Frage ist letztlich Ansichtssache – hier die Meinungen einiger einschlägiger Experten:

Scott Aaronson , außerordentlicher Professor für Elektrotechnik und Informatik am MIT,

Auf der einen Seite sagt das weitverbreitete Lob für diese Antwort sicherlich mehr darüber aus, wie niedrig die üblichen Standards für Politiker sind, und über Trudeaus feine komische Darbietung, als über irgendetwas, das seinen Äußerungen innewohnt. [...] Andererseits würde ich Trudeaus Erklärung als wesentlich zutreffender einstufen als das, was man einem typischen populären Artikel entnehmen würde. [...]

Das humorvolle Beschleunigen, wenn er den Teilchen/Wellen-Dualismus und das Unschärfeprinzip erwähnt, deutet deutlich darauf hin, dass er weiß, dass es subtiler ist als nur „0 und 1 gleichzeitig“, und er weiß auch, dass er es nicht wirklich versteht und dass das Journalisten im Publikum auch nicht. Wenn ich Prüfungen bewerte, gebe ich ehrlichen Eingeständnissen von Unwissenheit immer einen großzügigen Teil der Anerkennung. B+.

Ein Motherboard-Artikel zitiert eine Reihe von Experten und gibt eine abschließende Bewertung ab:

  • Romain Alléaume, außerordentlicher Professor bei Telecom ParisTech und Paris Centre for Quantum Computing:

    Der Anfang von Justin Trudeaus Erklärung über den Unterschied zwischen einem klassischen Bit und einem Quantenbit ist absolut richtig. Um ehrlich zu sein, wird die Argumentation von Justin allmählich „unsicherer“, wenn er sagt, dass das Unschärfeprinzip impliziert, dass wir mehr Informationen in „kleinere Computer“ codieren können. [...]

    ERGEBNIS: 7/10

  • Amr Helmy—Direktor des Centre of Quantum Information and Quantum Control der University of Toronto

    SCORE: Ein zu komplexes Thema für eine Rangfolge

  • Michele Mosca—Universitätsforschungslehrstuhl und Mitbegründer, Institute for Quantum Computing, University of Waterloo. Gründungsmitglied, Perimeter Institute for Theoretical Physics

    Die Aufgabe besteht darin, einem Laienpublikum Quantencomputing in etwa 100 Wörtern zu erklären. Selbst für die besten Wissenschaftler und Kommunikatoren ist es extrem schwierig, so etwas sowohl korrekt als auch interessant zu formulieren, besonders in 100 Wörtern. Er sagt nichts Falsches. [...]

    ERGEBNIS: 9/10

  • Aephraim Steinberg – Professor für Physik an der University of Toronto und Mitglied des Centre of Quantum Information and Quantum Control

    Um es ganz klar auszudrücken: Wenn Sie an das Niveau denken, auf dem ein Wissenschaftler, dem ihm ein paar Minuten Zeit gegeben wurden, um zu versuchen, ihm Quantencomputer zu erklären, versucht hätte, es zu erklären, hat er wahrscheinlich das Wesentliche verstanden und es so gut erklärt, wie Sie es sich nur vorstellen können tun. [...]

    ERGEBNIS: 7/10

Diese Bewertungen halten die Erklärung also meistens für gut genug (für einen Politiker), aber nicht für 100% technisch korrekt. Können Sie hervorheben, welcher Teil der Erklärung nicht ganz richtig ist und warum er trotzdem als gut genug angesehen wird?
@ user69715 Die Tatsache, dass sich ein einzelnes Qubit in einem unsicheren ("komplexeren") Zustand befindet, bedeutet nicht direkt, dass es mehr Informationen enthält als ein gewöhnliches Bit. Das tut es eigentlich nicht. Es ist immer noch nur eine Zahl. Die „mehr Informationen“ ergeben sich aus der Fähigkeit, Multi-Partikel- (Multi-Qubit-) Zustände zu erzeugen, in denen alle auf nicht-klassische Weise interagieren. Einzel-Qubits sind nicht nützlicher als klassische.
<...> Nun, selbst dann ist nicht sofort klar, warum dies besser ist als ein klassischer Computer, denn auch wenn sie in komplexen Zuständen kombiniert und zusammen gemessen werden, ist jede Messung einzeln betrachtet wieder nur eine Zahl . Aber die Sache ist, ich glaube nicht, dass es einen einfachen Weg gibt, es zu erklären, außer Quantenalgorithmen und -gleichungen aufzuschreiben. Es ist wirklich nicht offensichtlich, wie es den klassischen Computer übertreffen kann. Die Erklärung, die er gab, ist mehr oder weniger das, was Professoren der Öffentlichkeit sagen, wenn sie weniger als eine Minute Zeit haben und sich nicht mit langatmigen Erklärungen herumschlagen wollen.
<...> Besser wäre es aber wohl zu sagen, dass durch das in Quantenzuständen kodierte „Mehr an Information“ einige Aufgaben effizienter erledigt werden können. Der Punkt ist nicht, dass Sie mehr Informationen auf weniger Raum speichern können, sondern dass Sie exponentiell schwierige Probleme in polynomieller Zeit lösen können, indem Sie komplexe, interagierende, verschränkte Quantenzustände verwenden. Grob gesagt erfordert Ihre Aufgabe also statt 2^n Operationen n^2 Operationen oder so ähnlich. Ersteres wird schnell zu groß für die Leistung aller Computer der Welt, während letzteres noch überschaubar ist.
Meine voreingenommene Quelle: PhD in Physik, Quanteninformationstheorie.
@sashkello Stört es Sie, diese Kommentare als Antwort zu posten? Diese Art von spezifischer Entlarvung (oder Bestätigung) dessen, was Trudeau gesagt hat, ist das, wonach ich in dieser Frage suche.
Diese Kommentare stellen keine Skeptiker-Antwort dar, bis @sashkello ein paar Übersichtsartikel herunterlädt, um sie zu untermauern (ungeachtet dessen, dass er zumindest ein Schmalspur-Experte ist). Die Regel „keine Originalrecherche“ schlägt wieder zu.
@ user69715 Ich stimme dmckee zu. Das soll keine Antwort sein. Ich habe lediglich einige Hintergrundinformationen dazu geliefert, was diese Anführungszeichen in der vorhandenen Antwort wahrscheinlich bedeuten. "Die Erklärung gut genug (für einen Politiker), aber nicht 100% technisch genau." - das ist wirklich die beste Zusammenfassung, alles andere befasst sich eher mit dem Thema Quantentheorie als mit Skepsis. Und wie ich oben erwähnt habe, können Sie einem Publikum, das keinen Einführungskurs in Quantenphysik besucht hat, keine technisch richtige Erklärung geben, daher ist jede 1-Minuten-Erklärung auf einer bestimmten Ebene "technisch falsch".
Ist die Erklärung des kanadischen Premierministers Trudeau zum Quantencomputing korrekt?
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