Кванттық процессор: сипаттамасы, жұмыс істеу принципі

Бірнеше ондаған еске кем дегенде теориясы кванттық есептеу,. деректер ықтимал сансыз сомасын өңдеу үшін емес классикалық механика пайдалануға машиналар заманауи түрлері, үлкен серпінді айналды. Әзірлеушілердің айтуынша, оларды жүзеге асыру соңды құрылды, бәлкім, ең талғампаз технологиясы болды. Кванттық процессорлар адамзат тек 100 жыл бұрын белгілі болды, оның материяның деңгейде жұмыс істейді. Мұндай есептеулер әлеуеті өте зор. қаларлық кванттық қасиеттері пайдалану қазіргі уақытта классикалық компьютерлер, сондықтан көптеген міндеттер шешілуі мүмкіндігін бере алмайды, есептеулерді жеделдетеді. Ал ғана емес химия және материалтану саласында. Wall Street, сондай-ақ қызығушылық танытуда.

болашаққа инвестиция

CME Group Ванкувер компанияны 1QB Ақпараттық технологиялар Inc. инвестициялады, кванттық түрі процессорлар бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлейді. инвесторлар айтуынша, бұл есептеулер уақыт сезімтал үлкен мөлшерде деректердің жұмыс істеу, ол саланың ең әсер етуі мүмкін. Мұндай клиенттерге мысал қаржы институттары болып табылады. Goldman Sachs D-Wave Systems инвестиция, сондай-Q-Тел ЦРУ қаржыландырылатын компания. әуелі «кванттық жасыту» деп аталатын жасауға машиналар, яғни өндіріс. Е. кванттық процессор пайдалана төмен деңгейлі оңтайландыру мәселесін қаулы. ол болашақ бизнес іске асыруды қарастырады, дегенмен Intel, сондай-ақ, осы технологияны инвестициялау айналысады.

Неге мұны?

кванттық есептеу сондықтан қызықты екенін себебі, машина оқыту олардың тамаша комбинациясы жатыр. Қазіргі уақытта, ол осындай есептеулер үшін негізгі бағдарлама. Жартылай бұл салдары болып табылады шешімдер іздеу үшін дене құрылғыны пайдаланып - кванттық компьютер идеясының. Кейде тұжырымдамасы ойын Angry Birds мысалында түсіндірді. ауырлық өзара іс-қимылды модельдеу және соқтығысуы нысандарына CPU планшет математикалық теңдеулерді пайдаланады. Кванттық процессорлар оның басына осы тәсілді қойды. Олар бірнеше құстар «лақтырып», және не болатынын көруге. микрочип жазбаша кезде тапсырманы: бұл құс, олар қандай оңтайлы траекториясын лақтырып? Содан кейін, барлық ықтимал шешімдерді, немесе кем дегенде олардың өте үлкен комбинациясын тексеріледі, және жауап беріледі. кванттық компьютерге проблемалар шешіледі орнына, физика жұмыс заңдар математик емес.

ол қалай жұмыс істейді?

Біздің әлем негізгі блоктары - кванттық-механикалық. Олар қалыптасқан және тұрақты болып қалады, ол үшін сіз молекулалар қарасаңыз, себебі - электрон орбитальдардың өзара. Барлық кванттық-механикалық есептеулер, олардың әрқайсысы қамтылған. Олардың саны геометриялық прогрессиямен симуляциялық электрондардың санын көбейту өсуде. Мысалы, 50 электрондар екі 50-дәрежелі опциялары сүре. Бұл феноменально үлкен саны, ол бүгін есептеу мүмкін емес, сондықтан. физика қосылу ақпарат теориясы осындай проблемаларды шешу үшін жол көрсете алады. 50 kubitovnomu компьютерлік оны істей алады.

жаңа дәуірдің

Landon Downs, президент және 1QBit тең құрылтайшысы, кванттық процессор айтуынша - бұл Subatomic әлемнің өңдеу қуатын пайдалануға болады, ол жаңа материалдарды немесе жаңа дәрілік заттарды құру алу маңызды болып табылады. дизайн жаңа дәуір үшін анықталған парадигмасын бастап ауысым бар. Мысалы, кванттық есептеу атмосфера көміртек және азот шығарып, және, осылайша, жаһандық жылынудың тоқтатуға көмектесетін мүмкіндік катализаторлар модельдеу үшін пайдаланылуы мүмкін.

прогресс алдыңғы жақта

Бұл технологияның әзірлеушілердің қоғамдастық өте қуаныштымыз және бос қызмет болып табылады. стартаптар бүкіл әлем командалары, корпорациялар, жоғары оқу орындары мен үкіметтік Labs кванттық ақпаратты өңдеу үшін әртүрлі тәсілдерді қолдану, ол жарыс автомобиль құрудамыз. Мэриленд университеті мен стандарттар мен технологиялар ұлттық институтының зерттеушілер қатысады тұтқынға иондар, бойынша qubit сверхпроводящие qubits және чипсы құрылды. Microsoft Station Q, оның бар түпкілікті дәлелденген жоқ емес абелева анионның қолдану болып табылатын мақсаты деп аталатын топологиялық тәсілді дамытады.

Жыл ықтимал серпінді

Және бұл басы ғана. Мамыр 2017 соңында кванттық-түрі процессорлар саны бірегей жылдам немесе классикалық компьютер қарағанда жақсы нәрсе істеп жатырсың, нөлге тең болады. Бұл іс-шара «кванттық үстемдікті» орнатуға болады, бірақ әлі күнге дейін ол болған жоқ. бұл сондай-ақ осы жылдың өзінде орын алуы мүмкін әбден мүмкін, ал. Ең инсайдер Google физика профессоры, Санта Барбара Калифорния университетінің, Джон Мартин бастаған, топтың анық сүйікті екенін айтты. Оның мақсаты - 49-qubit процессоры көмегімен жоғары есептеу жету үшін. Мамыр 2017 командасының соңына қарай табысты классикалық суперкомпьютер бөлшектеу жолындағы аралық қадам ретінде 22-qubit чип сынақтан.

Барлығы қалай басталғаны?

ондаған жылдар бойы ақпаратты өңдеуге арналған кванттық механика пайдалану идеясы. негізгі іс-шаралардың бірі IBM және MIT бірлесе есептеу физика бойынша конференция ұйымдастырды 1981 жылы орын алды. атақты физик Ричард Фейнман кванттық компьютерді салуды ұсынды. Оның айтуынша, модельдеу үшін кванттық механиканың құралдарын пайдалана алуы тиіс. оңай емес көрінеді, өйткені ол, үлкен міндет бар. суперпозиция және запутанность - кванттық процессор операциялық принципі атомдарының оғаш қасиеттерін бірқатар негізделген. бөлшектердің бір уақытта екі мемлекет болуы мүмкін. Алайда, оны өлшеу кезінде бір ғана олардың болады. Және бұл ықтималдықтар теориясы тұрғысынан қоспағанда, ол жылы болжау мүмкін емес. Бұл әсер ретінде ұзақ бақылаушы қарауға тисе емес, сондай-ақ бір мезгілде өлі және тірі терезесінде болып табылатын ой эксперимент Шредингер мысық, негізі болып табылады. Ешнәрсе Осы жолмен күнделікті өмірде жұмыс істейді. Алайда, шамамен 1 млн ХХ ғасырдың басынан бастап жүргізілген тәжірибелер, құрамы бар екенін көрсетеді. Ал келесі қадам осы тұжырымдамасын қалай пайдалану анықтау болып табылады.

Кванттық процессор: лауазымдық сипаттамасы

сондықтан классикалық бит мәні 0 немесе 1 болуы мүмкін, ол сандарды көбейту болады, сурет суреттер және. Олар (және т.б. D. ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ, ЕМЕС,) «логикалық қақпасы» арқылы жолды жіберіп, егер Н. Qubit, сондай-ақ 0 болуы мүмкін, 1 немесе екі. , Айталық, 2 qubit абзал болса, онда ол олардың мүлдем өзара етеді. түрі кванттық процессор логика қақпасын пайдалануға болады. Т. Н. Адамара қақпа, мысалы, тамаша бір суперпозицию күйінде qubit қояды. суперпозиция және запутанность қосалқы атом есептеулер әлеуетін ашылмаған бастайды білсек орналасқан кванттық қақпасы, ұштастыра болса. логикалық операцияларды орындау бірден барлық позициялар жұмыс істеуге мүмкіндік береді, мұндай кванттық процессор 00, 01, 10 және 11. Жұмыс принципі: 2 qubit зерттеу 4 мемлекеттер мүмкіндік береді. Және қол жетімді мемлекеттердің саны qubits санының билікке 2. Егер сіз 50-qubit әмбебап кванттық компьютерді жасауға Сондықтан, егер, ол бір мезгілде барлық 1,125 квадриллион комбинацияларды зерттеп теориялық мүмкін.

Kudity

Ресейде Кванттық процессор басқаша сәл қараңыз. МФТИ және орыс кванттық орталығынан ғалымдары түрлі «энергетикалық» деңгейдегі бірнеше «виртуалды» qubits білдіретін «kudity» құрылды.

амплитудасы

түрі кванттық процессор кванттық механика амплитудасы негізделген артықшылығы бар. Ықтималдықтар амплитудасы ұқсас, бірақ олар сондай-ақ теріс және күрделі нөмірлері болуы мүмкін. Егер оқиғаның ықтималдығын есептеу келсе Сондықтан, сіз олардың даму параметрлердің амплитудасының барлық түрлерін қосуға болады. кванттық есептеу идеясы орнату тырысуға кедергілер үлгісін теріс, сондықтан олар бір-бірімен бас тарту еді -. дұрыс жауап жолдарын кейбір оң амплитудасы, және кейбір болды, сондықтан Дұрыс жауап бастар жол бірімен фазада болып амплитудасы бар еді. трюк сіз жауап дұрыс не алдын ала білмей, бәрін ұйымдастыру қажет болып табылады. Сондықтан оң және теріс амплитудасы арасындағы араласу әлеуеті ұштастыра экспоненциалды кванттық мемлекеттер есептеу осы түріне артықшылық болып табылады.

Шор ның алгоритмі

компьютерлік шеше алмаса, көптеген тапсырмалар бар. Сияқты шифрлауды. Мәселе бұл 200-таңбалы санының премьер факторларды табу оңай емес болып табылады. ноутбук тамаша бағдарламалық қамтамасыз ету іске қосылған болса да, сіз жауап таба жылдар бойы күтіп қажет болуы мүмкін. Сондықтан, кванттық есептеу тағы бір белес Питер жағасында 1994 жылы жарияланған алгоритм айналды, енді MIT математика профессоры болып табылады. Оның әдісі әлі болған жоқ кванттық компьютерді пайдалану арқылы үлкен санының факторларды табу болып табылады. Шын мәнінде, алгоритм дұрыс жауабы бар аймағын көрсетеді, ол операцияны орындайды. Келесі жылы, Shore кванттық қателерді түзету әдісін ашты. кейбір жағдайларда аса қуатты болуы мүмкін есептеу баламалы әдісі, - Содан кейін, көптеген ол екенін түсінді. Содан кейін олардың арасындағы qubits және логикалық қақпаларын құру физиктер қызығушылық күрт еріп. Ал енді, екі жыл өткен соң, адамзат толыққанды кванттық компьютерді құру қарсаңында тұр.