Prosesor Quantum: gambaran, asas saka operasi

komputerisasi kuantum, ing paling ing teori, kanggo sebutno sawetara dekade. jinis modhèrn mesin sing nggunakake mekanika non-klasik kanggo nangani potensi Jumlah Untold data, wis dadi temonan amba. Miturut gawe, implementasine mbok menawa teknologi paling canggih tau digawe. pemroses Quantum operate ing tingkat saka prakara, kang manungsa wis dikenal mung 100 taun kepungkur. Potensial petungan kuwi gedhe banget. Nggunakake situs kuantum aneh bakal nyepetake petungan, supaya akeh tugas sing saiki komputer klasik ora bisa saged kanggo mantun. Lan ora mung ing lapangan kimia lan bahan ilmu. Wall Street uga nuduhake kapentingan.

Investasi ing mangsa

CME Group wis nandur modhal ing perusahaan Vancouver 1QB Informasi Technologies Inc., develops piranti lunak kanggo jinis pemroses kuantum. Miturut investor, petungan iki ana kamungkinan kanggo duwe impact paling ing industri, kang bisa karo akeh data sensitif wektu. Tuladha pelanggan kuwi institusi financial. Goldman Sachs nandur modhal ing D-Wave Systems, lan perusahaan Ing-Q-Tel mbiayai dening CIA. Pisanan pabrik mesin sing nggawe kang disebut "kang gawe kukuh kuantum", IE. E. nemtokaken masalah Optimization-tingkat kurang nggunakake prosesor kuantum. Intel uga melu nandur modal ing teknologi, sanajan nganggep implementasine saka bisnis mangsa.

Apa iku?

Alesan sing komputerisasi kuantum dadi macem, dumunung ing kombinasi sing sampurna karo learning mesin. Saiki, iku aplikasi utama kanggo pétungan kuwi. Sebagéyan iki akibat saka idea saka komputer kuantum - nggunakake piranti fisik kanggo nelusuri solusi. Kadang konsep diterangno dening conto saka game Angry Birds. Kanggo simulasi interaksi gravitasi lan kadadosan obyek CPU tablet migunakake pepadhan-pepadhan matématika. Quantum pemroses sijine pendekatan ing ndhasé. Padha "uncalan" sawetara manuk, lan nonton apa mengkono. Ing microchip ditulis tugas: iku manuk, padha uncalan apa ing lintasan optimal? Banjur dicenthang kabeh solusi bisa, utawa ing paling kombinasi akeh banget wong-wong mau, lan jawaban diwenehi. Ing kuantum komputer masalah ditanggulangi ora matématikawan, hukum karya fisika wae.

Carane ora iku bisa?

Ing dhasar bangunan saka pamblokiran donya kita - kuantum-mechanical ing. Yen katon ing molekul, alesan sing lagi kawangun lan tetep stabil - interaksi saka orbitals elektron. Kabeh petungan kuantum-mechanical sing ana ing saben wong. Sing nomer mundak akeh exponentially nambah nomer elektron simulasi. Contone, 50 elektron kanggo ana ing rong pilihan 50-degree. phenomenally iki nomer akeh, supaya ora bisa ngetung dina. Sambungan informasi teori fisika bisa nggawa cara kanggo mecahaké masalah kuwi. 50 kubitovnomu komputer bisa nindakake iku.

Dawn saka jaman anyar

Miturut Landon Downs, presiden lan co-pendiri 1QBit, prosesor kuantum - iku bisa nggunakake daya Processing saka donya subatom, iku wigati diwenehi bahan anyar utawa nggawe obat-obatan anyar. Ana shift saka paradigma proses kanggo jaman anyar desain. Contone, komputerisasi kuantum bisa digunakake kanggo model katalis sing ngidini kanggo extract karbon lan nitrogen saka atmosfer, lan kanthi mangkono bantuan mungkasi pamanasan global.

Ing ngarep saka kemajuan

komunitas gawe teknologi iki arang banget bungah lan kegiatan sibuk. Tim sak donya ing wiwitan-ups, perusahaan, pawiyatan lan pemerintah Lab bangunan mobil lomba, kang nggunakake cedhak beda kanggo Processing Alexa kuantum. Digawe qubit qubits superconducting lan Kripik ing ion dijupuk, kang melu peneliti saka Universitas Maryland lan Institut Nasional Standards lan Teknologi. Microsoft develops pendekatan topologi disebut Station Q, sing tujuane kanggo aplikasi non-Abelian anion ingkang kawontenanipun durung conclusively buktiaken.

Taun temonan kemungkinan

Lan iki mung awal. Ing pungkasan Mei 2017 nomer kuantum-jinis pemroses sing mengkono soko unik luwih cepet utawa luwih saka komputer klasik, iku nul. Iki acara bakal nyetel "kaunggulan kuantum", nanging supaya adoh wis ora kedaden. Nalika iku kamungkinan sing iki bisa kelakon minangka awal minangka taun. Paling insiders bilih Google punika favorit cetha saka klompok, dipimpin dening Profesor Fisika, University of California ing Santa Barbara, John Martin. Sawijining waé - kanggo entuk komputerisasi unggul karo bantuan saka prosesor 49-qubit. Ing pungkasan Mei 2017 tim kasil dites chip 22-qubit minangka langkah penengah menyang dismantling super klasik.

Carane iku kabeh wiwit?

Ing idea saka nggunakake mekanika kuantum kanggo Processing informasi kanggo puluh. Salah acara tombol wonten ing taun 1981, nalika IBM lan MIT melu diatur konferensi ing fisika komputasi. Sing misuwur fisikawan Richard Feynman ngajokaken kanggo mbangun komputer kuantum. Miturut wong, kanggo simulasi ngirim njupuk kauntungan saka liya mekanika kuantum. Lan iku tantangan gedhe, amarga ora katon dadi gampang. Ing prosesor kuantum asas operasi iki adhedhasar sawetara situs aneh saka atom - superposition lan entanglement. Partikel bisa ing rong negara ing wektu sing padha. Nanging, nalika ukuran bakal mung siji mau. Lan iku mokal kanggo prédhiksi kang, kajaba saka perspektif teori probabilitas. Èfèk iki basis saka eksprimen pikiraken kucing Schrödinger kang, kang ing kothak bebarengan mati lan urip anggere pengamat ora kanggo nyelinep peep. Boten dianggo ing saben dinten gesang ing cara iki. Nanging, bab 1 yuta èksperimèn sing diayahi wiwit awal abad rong puloh, nuduhake yen komposisi ora ana. Lan langkah sabanjure kanggo mengetahui anggone nggunakake konsep iki.

prosesor Quantum: gambaran proyek

bit klasik uga duwe nilai 0 utawa 1, iku bisa kanggo Multiply nomer, nggambar lan ing. N. Qubit uga bisa dadi 0 yen padha kantun baris liwat "gerbang logika" (d. lan, OR, ora, lan sapiturute), 1 utawa loro. Yen, ngomong, 2 qubit entangled, iku ndadekake wong becik hubungan. ngetik prosesor kuantum bisa nggunakake gerbang logika. T. N. Hadamard gapura, contone, nempatno qubit ing negara superposition kang sampurna. Yen superposition lan entanglement digabungake karo gapura kuantum cleverly dipanggonke, sing wiwiti mbukak potensial petungan sub-atom. 2 ngidini nyinaoni qubit 4 negara: 00, 01, 10 lan 11. Ing asas operasi ing prosesor kuantum sing dilaksanakake operasi logika ndadekake iku bisa kanggo bisa karo kabeh posisi bebarengan. Lan sawetara negara kasedhiya 2 kanggo daya saka nomer qubits. Dadi, yen sampeyan wis nggawe 50-qubit komputer kuantum universal, iku miturut teori bisa kanggo nliti kabeh 1.125 quadrillion kombinasi bebarengan.

Kudity

prosesor Quantum ing Rusia ndeleng sing beda sethithik. Ilmuwan saka MIPT lan pusat kuantum Russian digawe "kudity" makili sawetara "virtual" qubits karo werna-werna tingkat "energi".

amplitudo

ngetik prosesor kuantum nduweni kauntungan sing mekanika kuantum adhedhasar amplitudes. amplitudes kemungkinan sing padha, nanging uga bisa dadi negatif, lan wilangan komplèks. Dadi, yen sampeyan pengin ngetung kemungkinan acara, sampeyan bisa nambah kabeh jinis saka amplitudo opsi pembangunan. Ing idea saka komputerisasi kuantum kanggo nyoba kanggo persiyapan pola gangguan supaya sawetara cara kanggo jawaban salah wis amplitudo positif, lan sawetara - negatif, supaya padha mbatalake saben liyane. A path anjog kanggo Jawaban sing bener bakal duwe amplitudes kang ana ing phase karo saben liyane. Trick sing perlu kanggo ngatur kabeh, tanpa ngerti ing advance apa jawaban sing bener. negara kuantum dadi eksponensial ing kombinasi karo potensi gangguan antarane amplitudes positif lan negatif iku sawijining kauntungan saka jinis etungan.

algoritma Shor kang

Ana akeh tugas sing komputer Tukang kanggo mutusake masalah. Kayata enkripsi. Masalah iku ora supaya gampang golek faktor prima nomer 200 digit. Malah yen laptop wis mlaku karo software banget, sampeyan bisa uga kudu ngenteni taun kanggo nemokake jawaban. Mulane, tonggak sejarah liyane ing komputerisasi kuantum dadi algoritma diterbitake ing 1994 dening Petrus Shore, saiki dhosèn matématika ing MIT. cara iku kanggo golek faktor kang nomer akeh kanthi nggunakake komputer kuantum, kang durung ana durung. Ing kasunyatan, algoritma performs operasi, kang nunjukaké wilayah kanthi wangsulan Kang bener. Taun iki, Shore manggihaken sawijining metode koreksi kesalahan kuantum. Banjur, akeh temen maujud sing iku - cara alternatif saka pitungan, kang ing sawetara kasus bisa luwih kuat. Banjur mundhak saka kapentingan saka fisikawan kanggo nggawe qubits lan gerbang logika antarane wong-wong mau. Lan saiki, rong puluh tahun salajengipun, djalmo manungso iku ing verge kang nggawe komputer kuantum penuh.