Математика без границ!⁠⁠

Если ты считаешь, что все частицы в мире имеют лишь два состояния, то и кубиты имеют только два состояния. Если ты считаешь, что кубиты имеют множество состояний, то и все частицы в мире имеют множество состояний.

Мощность квантового компьютера не в том, что он может описать всю Вселенную, а в том, что внутри, между заданием начального состояния и считыванием конечного, кубиты взаимодействуют на уровне вещественных чисел. То есть один кубит может иметь бесконечное количество состояний одновременно. И описывать состояние большой сложной системы, каждый элемент которой имеет конечное количество состояний. Например, системы битов. Или цифр.

Например, систему из восьми битов 0 1 1 0 1 0 1 0 можно описать одним вещественным числом 0,01101010. Систему из пяти цифр 3 4 5 2 1 можно описать одним вещественным числом 0,34521. Точно так же можно описать вещественным числом систему из миллиона цифр, например. Потому что мощность множества вещественных чисел (алеф один) больше, чем мощность множества натуральных чисел (алеф нуль). Таким образом, нам нужна всего одна ячейка памяти, чтобы записать бесконечное множество битов. И при помощи двух кубитов мы можем сложить сразу два битовых вектора. Это очень круто, потому что позволяет реализовать множество компьютерных алгоритмов над битами буквально в несколько операций над кубитами.

Как реализовать проверку миллиарда операций над байтами? Каждый байт занимает 8 бит. Делаем вещественное число из восьми миллиарда чисел после запятой. Производим над ними операцию. И хоба! За одну наносекундную операцию у тебя готов миллиард операций над байтами. Безумно!

Но любая реальная частица во вселенной тоже может иметь бесконечное количество состояний. Точно так же, как и кубит. Причём если кубит имеет только одну характеристику - спин в суперпозиции, каждая частица имеет ещё три координаты и три значения вектора скорости. Плюс спин (такой же бесконечный в суперпозиции, как и у кубита). Как минимум семь значений. А если принять во внимание ещё какие-нибудь характеристики, например поляризацию фотона (а это сразу два вещественных числа), то больше. Просто координаты, скорость и так далее кубита нам неинтересны. Поэтому одну частицу возможно описать только семью кубитами, не меньше.

Поэтому чтобы описать десять частиц во вселенной, тебе понадобится как минимум семьдесят кубитов (или даже больше, если прибавить ещё характеристик). С помощью системы из 560 кубитов ты сможешь описать только 80 частиц. Чтобы описать всю вселенную, тебе не хватит целой вселенной кубитов.