量子計算機能解決np問題麼?

時間 2021-05-05 17:51:57

1樓:本源量子

NP是指非確定性圖靈機(nondeterministic polynomial),「非確定性圖靈機」在多項式時間內計算的問題,它就被稱為NP問題,比如旅行商問題便是乙個經典的NP問題。從理論上說,量子計算機計算NP問題肯定比電子計算機(即古典計算機)快得多,但它真的能在多項式時間內解決NP問題嗎?

量子計算機擁有一些明顯強於普通計算機的技能,它能夠在特定問題上比傳統計算機表現更好。

複雜性類(complexity classes)的分級中。

首先有一部分是「簡單的」問題,這類問題擁有可在經典計算機上執行的多項式時間演算法,這類問題組成了乙個被稱為P的類。

接下來是我們沒有找到多項式時間演算法的問題,但我們可以在多項式時間內來檢驗解的正確性。這類問題被稱為NP問題。

在NP類問題中,有一些問題特別難解——這些問題被稱為NP完全問題(NP-complete),旅行商問題屬於這類問題。比NP完全問題更加複雜的問題這裡將不再介紹。

因數分解被歸納於NP類問題但不屬於NP完全問題。由於量子計算可以在因數分解問題中擊敗經典計算,接下來的問題是,當涉及NP完全問題時,量子計算機表現如何?

有一種說法認為,量子計算機可以在眨眼之間解決NP完全問題。

但這種說法過於樂觀了。

P和NP問題是同樣複雜的問題嗎?

在這裡,我們應該認識到複雜性理論的核心問題:所有我們提到的東西都不能被證明。

我們不僅不知道量子計算機能否有效地解決NP完全問題,甚至不知道普通計算機能否有效地解決這些問題。

正如可能存在乙個可以解決因數分解問題但尚未被發現的多項式時間演算法一樣,也可能存在解決其他NP問題或NP完全問題的多項式時間演算法。

如果我們找到了這些演算法,那麼我們的複雜性類層次的結構將會崩潰:P類、NP類和NP完全類將會屬於同一類。

如果你能證明或否定P類問題等價於NP類問題,那就厲害了,克萊數學研究所都會獎勵你一百萬美元:它被認為是數學中最有趣的七個開放問題之一。

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2樓:項金根

如果你指的「解決」是指對於所有的NP問題量子計算機是否都有多項式時間演算法(Polynomial Time Algorithm),那答案大概率是否定的。對於NP問題可以分為以下幾種情況:

P問題:對所有問題,量子計算機都有多項式時間演算法;

NPC問題:對所有問題,量子計算機大概率都沒有多項式時間演算法;

NP(非P,非NPC)問題,對其中某些問題,量子計算機有多項式時間演算法,例如質因數分解。

3樓:響指救世薩諾斯

我不太明白你要問什麼。如果你是問量子計算機能不能給出NP=P問題的證明,答案是不能。因為什麼計算機也是人用的,人證不出來計算機自己又怎麼證的出來。

最多也就是像四色定理那樣,在人類有了證明的思路以後,借助計算機的算力暴力證明罷了。但那也只能說是量子計算機幫助人類證明了NP=P問題,而不是量子計算機解決了這個問題。

如果你的意思是,量子計算機能不能把NP問題轉化為P問題。答案也仍然是不能。具體原因請去看量子計算與量子通訊這本書。

簡單說,量子計算機可以從理論上證明仍然和經典計算機一樣是確定性圖靈機,因此對於經典計算機是NP問題的問題,對於量子計算機也仍然是NP問題。儘管在特定問題上量子計算機可以大大快於經典計算機。但是仍然不會把NP問題變成P問題的。

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