Processor kuantum: katerangan, prinsip operasi

komputasi kuantum, sahenteuna dina teori, nyebut sababaraha puluhan. jenis modérn mesin nu nganggo mékanika non-klasik pikeun nanganan berpotensi jumlahna untold data, geus jadi narabas badag. Numutkeun pamekar, palaksanaan maranéhanana éta sugan téhnologi paling canggih kantos dijieun. prosesor kuantum beroperasi dina tingkat zat, di antarana umat manusa geus dipikawanoh wungkul 100 taun ka tukang. Potensi itungan sapertos anu gede pisan. Ngagunakeun sipat kuantum aneh bakal nyepetkeun itungan, jadi loba tugas anu ayeuna komputer klasik teu tiasa mampuh jadi ngumbar. Na mah ngan dina widang élmu kimia jeung bahan elmu. Wall Street ieu ogé némbongkeun minat.

Investasi dina mangsa nu bakal datang

CME Grup geus invested pausahaan Vancouver 1QB Émbaran Panyiaran Inc., tumuwuh software pikeun jenis prosesor Quantum. Numutkeun investor, itungan ieu dipikaresep boga dampak greatest dina industri, nu dianggo ku nu jumlahna ageung data sénsitip ka jaman. Hiji conto konsumén sapertos anu lembaga keuangan. Goldman Sachs invested di D-Wave Systems, sarta pausahaan Dina-Q-Tel dibiayaan ku CIA. Kahiji manufactures mesin nu nyieun naon disebut "annealing kuantum", nyaéta. E. megatkeun masalah optimasi-tingkat low maké prosésor kuantum. Intel ieu ogé kalibet dina investasi dina téhnologi ieu, najan ngemutan palaksanaan bisnis hareup.

Naha ngalakukeun eta?

Alesan anu komputasi kuantum nyaéta sangkan seru, perenahna dina kombinasi sampurna maranéhanana jeung learning mesin. Ayeuna, éta aplikasi utama pikeun itungan misalna. Sabagean ieu téh konsekuensi tina pamanggih hiji komputer kuantum - maké alat fisik pikeun milari solusi. Kadangkala konsep dipedar ku conto tina kaulinan Angry Birds. Pikeun simulate interaksi gravitasi sarta colliding objék CPU tablet migunakeun persamaan matématis. Kuantum prosesor nempatkeun pendekatan ieu dina sirah na. Aranjeunna "maledog" sababaraha manuk, jeung lalajo naon kajadian. Di microchip ditulis tugas: eta manuk, aranjeunna buang naon lintasan optimal? Lajeng dipariksa kabeh solusi nu mungkin, atawa sahenteuna kombinasi kacida gedéna di antarana, sareng jawaban anu dirumuskeun. Dina kuantum komputer masalah anu direngsekeun lain matematika, nu hukum gawé fisika gantina.

Kumaha carana sangkan eta dianggo?

Blok wangunan dasar tina dunya urang - kuantum-mékanis nu. Lamun nempo molekul, anu alesan pikeun nu aranjeunna dibentuk jeung tetep stabil - interaksi tina éléktron na orbital. Kabéh itungan kuantum-mékanis nu dikandung dina masing-masingna. Jumlah maranéhanana anu nambahan éksponénsial nambahan jumlah éléktron simulated. Contona, 50 éléktron kana aya dina dua pilihan 50-gelar. phenomenally Ieu jumlah badag, kitu deui moal bisa ngitung poé. Sambungan informasi téori pikeun fisika bisa nunjuk jalan ka ngarengsekeun masalah sapertos. 50 kubitovnomu komputer tiasa ngalakukeun eta.

Subuh era anyar

Numutkeun Landon Downs, Presiden jeung ko-pangadeg 1QBit, prosésor kuantum - kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun nganggo kakuatan ngolah dunya subatomik, éta krusial pikeun ménta bahan anyar atawa kreasi obat anyar. Aya shift ti paradigma pamanggihan ka era anyar desain. Contona, komputasi kuantum bisa dipaké pikeun model katalis nu ngawenangkeun nimba karbon jeung nitrogén tina atmosfir, sahingga mantuan ngeureunkeun global warming.

Di forefront kamajuan

komunitas pamekar tina téhnologi ieu pisan bungah na aktivitas sibuk. Tim sabudeureun dunya mimiti-up, korporasi, universitas sarta Labs pamaréntah anu ngawangun mobil lomba, nu migunakeun deukeut béda pikeun ngolah émbaran kuantum. Dijieun qubit qubits superconducting na chip dina ion direbut, nu aub peneliti ti Universitas Maryland jeung National Institute of Standards and Technology. Microsoft tumuwuh pendekatan topological disebut Stasion Q, maksud tina nu nerapkeun non-Abelian anion anu ayana teu acan conclusively dibuktikeun.

Taun narabas probable

Na ieu téh ukur mimiti. Di tungtung Méi 2017 jumlah kuantum-tipe prosesor ngalakonan hal uniquely gancang atawa hadé ti komputer klasik, nyaeta nol. acara ieu bakal nangtukeun "kakuatan kuantum", tapi jadi jauh eta teu kajadian. Bari eta kamungkinan yén ieu bisa lumangsung sakumaha mimiti jadi sataun ieu. Paling insiders ngomong yén Google teh favorit jelas ti grup, dipingpin ku Professor Fisika, University of California dina Santa Barbara, Nagarajan Nagarajan. Na Tujuan - pikeun ngahontal komputasi punjul kalayan bantuan processor 49-qubit. Nepi ka tungtun taun Méi 2017 tim suksés diuji chip 22-qubit salaku hiji hambalan panengah nuju mesék of supercomputer klasik.

Kumaha eta kabeh mimiti?

Pamanggih ngagunakeun mékanika kuantum pikeun ngolah informasi keur puluhan. Salah sahiji acara konci lumangsung dina 1981, nalika IBM jeung MIT babarengan dikelompokeun konferensi on fisika komputer. Kawentar fisikawan Richard Feynman diusulkeun pikeun ngawangun komputer kuantum. Nurutkeun manéhna, pikeun simulasi kudu ngamangpaatkeun sarana mékanika kuantum. Na téh mangrupa tantangan hébat, sabab henteu kasampak jadi gampang. Dina processor kuantum prinsip operasi anu dumasar kana jumlah sipat aneh atom - superposition na entanglement. partikel nu tiasa di dua nagara bagian dina waktos anu sareng. Najan kitu, nalika ngukur eta bakal ngan salah sahijina. Tur mustahil pikeun ngaduga nu, iwal ti perspektif téori probabilitas. Éfék ieu dasar percobaan pamikiran ucing Schrödinger urang, nu aya dina kotak sakaligus maot sarta hirup salami panitén téh teu sneak peep. Euweuh jalan dina kahirupan sapopoe di jalan ieu. Sanajan kitu, ngeunaan 1 juta percobaan dipigawé saprak awal abad ka, némbongkeun yén wangunanna henteu aya. Sarta lengkah saterusna figuring kaluar kumaha carana make konsep ieu.

processor kuantum: gambaran proyék

bit klasik bisa boga nilai 0 atawa 1, kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun kalikeun angka, tarik gambar jeung saterusna. N. Qubit ogé tiasa 0 lamun aranjeunna sono hiji garis ngaliwatan "Gerbang logika" (d. AND, OR, NOT, jsb), 1 atawa duanana. Lamun, sebutkeun, 2 qubit entangled, eta ngajadikeun éta sampurna correlated. ngetik processor kuantum bisa migunakeun Gerbang logika. T. N. Hadamard Gerbang, contona, nyimpen qubit dina kaayaan superposition tina sampurna. Mun superposition na entanglement digabungkeun jeung Gerbang kuantum cleverly diposisikan, éta ngawitan bentang potensi itungan sub-atom. 2 ngawenangkeun ulikan ngeunaan qubit 4 nagara: 00, 01, 10 jeung 11. Prinsip operasi tina processor kuantum sapertos nu dijalankeunnana operasi logika ngamungkinkeun pikeun digawe sareng sadayana posisi sakaligus. Jeung Jumlah nagara sadia mangrupa 2 kana kakuatan tina Jumlah qubits. Ku kituna, lamun ngadamel 50-qubit komputer kuantum universal, éta téoritis mungkin mun nalungtik sagala 1.125 quadrillion kombinasi sakaligus.

Kudity

processor kuantum di Rusia ningali saeutik béda. Élmuwan ti MIPT sarta puseur kuantum Rusia dijieun "kudity" ngalambangkeun sababaraha "virtual" qubits jeung sagala rupa tingkatan "energi".

amplitudo

ngetik processor kuantum boga kaunggulan nu mékanika kuantum dumasar kana amplitudo. amplitudo probabiliti nu sarupa, tapi maranéhanana ogé bisa jadi négatip, sarta wilangan kompleks. Ku kituna, lamun rék ngitung kamungkinan kajadian, Anjeun bisa nambah sagala jinis amplitudo pilihan ngembangkeun maranéhanana. Pamanggih komputasi kuantum nyaéta nyoba setelan nu pola gangguan ambéh sababaraha cara pikeun waleran salah kungsi amplitudo positif, sarta sababaraha - a négatip, ngarah bakal ngabatalkeun unggal lianna. Hiji jalan ngarah kana jawaban anu bener bakal mibanda amplitudo nu dina fase saling. trik ieu nu kudu ngatur sagalana, tanpa nyaho sateuacanna naon jawaban na tina CMIIW aya. nagara kuantum jadi eksponensial dina kombinasi kalayan potensi gangguan antara amplitudo positif jeung negatif mangrupa kauntungan tina tipe ieu ngitung.

Algoritma Shor urang

Aya loba pancén anu komputer téh bisa ngabéréskeun. Kayaning enkripsi. masalah téh nya éta teu jadi gampang pikeun manggihan faktor perdana tina jumlah 200-angka. Malah lamun laptop nu geus ngajalankeun kalawan software alus teuing, anjeun bisa jadi kudu ngadagoan taun pikeun néangan jawaban. Ku alatan éta, milestone sejen di komputasi kuantum geus jadi algoritma diterbitkeun taun 1994 ku Peter Shore, kiwari profesor matematika di MIT. Metoda nya pikeun manggihan faktor tina jumlah badag ku maké komputer kuantum, anu teu aya acan. Kanyataanna, algoritma nu ngalakukeun operasi, nu nunjukkeun wewengkon kalawan jawaban nu bener. Taun di handap, Shore kapanggih hiji metoda koreksi kasalahan kuantum. Lajeng, loba geus sadar yén éta téh - hiji Métoda tina itungan nu dina sababaraha kasus tiasa leuwih kuat. Lajeng diteruskeun a surge dipikaresep ti fisika pikeun nyieun qubits na gerbang logika antara aranjeunna. Tur ayeuna, dua puluh engké, manusa téh dina verge nyiptakeun hiji komputer kuantum full-fledged.