Kuantum işlemci: açıklama çalışma prensibi

Kuantum bilgisayar, teoride en azından birkaç on bahsetmek. miktarda veri anlatılmamış miktarda işlemek için olmayan klasik mekaniği kullanma makineleri Modern türleri, büyük bir atılım olmuştur. Geliştiriciler göre, bunların uygulanması belki şimdiye kadar oluşturulmuş en sofistike teknoloji idi. Kuantum işlemciler insanlığın sadece 100 yıl önce tanıdığı olan maddenin seviyelerde çalışır. bu tür hesaplamaların potansiyel büyüktür. , Hesaplamaları hızlandırır anda klasik bilgisayarlar kadar çok görevler tuhaf kuantum özelliklerini kullanma çözülecek göze alamaz. Ve sadece kimya ve malzeme bilimi alanında. Wall Street de ilgi gösteriyor.

Geleceğe yatırım

CME Grubu, Vancouver şirketi 1QB Bilgi Teknolojileri A.Ş. yatırım Kuantum tipi işlemciler için yazılım geliştiren etmiştir. Yatırımcılara göre, bu hesaplamalar zaman hassas verilerin büyük miktarlarda çalışmak sanayi, üzerinde en büyük etkiye sahip muhtemeldir. Böyle müşterilerinin bir örneği finans kurumları bulunmaktadır. Goldman Sachs D-Dalga Sistemleri yatırım ve şirket In-Q-Tel CIA tarafından finanse. Önce bir "kuantum tavlama", yani ne denir için makineler üretir. E. kuantum işlemcisini kullanan düşük seviyeli optimizasyon sorunu karar verir. Gelecekteki iş uygulanmasını dikkate rağmen Intel ayrıca, bu teknolojisine yatırım yapmaktadır.

Neden bunu?

Kuantum hesaplama çok heyecan verici sebebi, makinelerin öğrenmesi ile mükemmel bir kombinasyon yatıyor. Şu anda, bu tür hesaplamalar için temel bir uygulamadır. Kısmen bu bir sonucudur çözümleri aramak için fiziksel cihaz kullanarak - kuantum bilgisayarın fikrinin. Bazen kavram oyunu Angry Birds örnek ile açıklanabilir. yerçekimi etkileşimi taklit ile çarpışan nesneleri işlemci tablet matematiksel denklem kullanır için. Kuantum İşlemciler kendi kafasına bu yaklaşımı koydu. Bir kaç kuş "atmak" ve ne olduğunu izleyin. Mikroçip yazılı At görev: Bu edilir , ne optimum yörünge kuş atmak? Sonra tüm olası çözümler kontrol veya bunların en azından çok büyük bir kombinasyon ve cevap verilir. Bir kuantum bilgisayar sorununun çözüldüğünü değil matematikçi yerine fizik çalışmalarının kanunları.

Nasıl çalışır?

Dünyamızın temel yapı taşları - kuantum-mekanik. Eğer moleküllerin bakarsak, bunlar oluşturulur ve hangi nedeni stabil kalır - elektron orbitallerinin etkileşimi. Tüm kuantum-mekanik hesaplamalar bunların her içinde bulunur. Onların sayısı katlanarak simüle elektronların sayısını artırmak büyür. Örneğin, 50 elektronlar iki 50 derecelik seçenekleri var olmaya. Bu olağanüstü sayıda yüzden bugün hesaplamak mümkün değil. fiziğine Bağlantı bilgileri teorisi gibi sorunları çözmek için bir yol gösterebilir. 50 kubitovnomu bilgisayar yapabilirsiniz.

yeni bir dönemin Şafak

Landon Downs, başkan ve 1QBit kurucularından, kuantum işlemcisi göre - atom altı dünyanın işlem gücünü kullanmak mümkündür, yeni malzemeler veya yeni ilaçların oluşturulmasını elde etmek çok önemlidir. Tasarımın yeni bir dönem için keşif paradigma gelen bir kayma vardır. Örneğin, kuantum bilgisayar atmosferden karbon ve azot kazanımı ve böylece küresel ısınma durdurmaya izin katalizörler modellemek için de kullanılabilir.

ilerlemenin ön planda

Bu teknolojinin geliştiricilerin topluluğu son derece heyecanlı ve yoğun bir faaliyettir. Yeni kurulan, şirket, üniversite ve devlet laboratuarlarında tüm dünyada Takımlar kuantum bilgi işleme için farklı yaklaşımlar kullanmak bir yarış arabası, inşa ediyoruz. Maryland Üniversitesi ve Standartlar ve Teknoloji Ulusal Enstitüsü araştırmacıları dahil yakalanan iyonların, Oluşturulma qubit süper iletken qubits ve cips. Microsoft Varlığı kesin olarak kanıtlanmış değildir dışı Abelyen anyon uygulamaktır amacını güden İstasyon Q olarak adlandırılan topolojik bir yaklaşım geliştirir.

Yıl muhtemel atılım

Ve bu sadece başlangıç. Mayıs 2017 sonunda kuantum tipi işlemci sayısı benzersiz, daha hızlı veya daha iyi bir klasik bilgisayara daha bir şey yapıyorsun sıfırdır. Bu olay "kuantum üstünlük" ayarlar, ancak şu ana kadar olmadı. kadar erken bu yıl olarak gerçekleşmesi yönündeki muhtemel iken. Çoğu içerdekilerin Google fizik profesörü, Santa Barbara California Üniversitesi'nden John Martin komutasındaki grubun favorisi olduğunu söyledi. Bunun amacı, - 49-qubit işlemci yardımıyla daha üstün işlem elde etmek. Mayıs ayı sonu itibarıyla 2017 ekibi başarılı klasik süper bilgisayar sökülmesi yönünde bir ara adım olarak 22-qubit çipini test etti.

Her şey nasıl başladı?

yıllardır bilgi işlem için kuantum mekaniği kullanma fikri. IBM ve MİT ortaklaşa hesaplamalı fizik konulu bir konferans düzenledi zaman anahtar etkinliklerinden biri, 1981 yılında meydana geldi. Ünlü fizikçi Richard Feynman kuantum bilgisayarı inşa etmek önerdi. Ona göre, simülasyon için kuantum mekaniği araçlarının yararlanmak gerekir. o kadar kolay görünmüyor çünkü o, büyük bir meydan okuma. üst üste ve dolanma - kuantum işlemcide çalışma prensibi atomlu ilginç özelliklere bir sayısına dayanır. parçacık aynı anda iki durumda bulunabilir. ölçerken Ancak, bunlardan sadece biri olacak. Ve olasılık teorisi perspektifinden dışında hangi tahmin etmek imkansızdır. Bu etki gözlemci dikizlemek gizlice olmadığından kutuda sürece aynı anda ölü ve canlı bir düşünce deneyimi Schrödinger'in kedisi, temelidir. Hiçbir şey bu şekilde günlük yaşamda çalışır. Ancak, yaklaşık 1.000.000 yirminci yüzyılın başından beri yürütülen deneylerin, kompozisyon var olmadığını göstermektedir. Ve bir sonraki adım bu kavramı nasıl kullanılacağını tespit etmektir.

Kuantum işlemci: iş tanımı

Klasik bit, sayılar çoğaltmak mümkündür, değeri 0 veya 1 olan resim çizmek olabilir ve onlar "mantık geçitleri" (d. VE, VEYA, DEĞİL, vs.) bir çizgi kaçırırsanız böyle devam eder. N. QuBit ayrıca 0 da olabilir, 1 ya da her ikisi. diyelim ki, 2 qubit dolaşmış, varsa, onları mükemmel bağıntılı hale getirir. mantık kapıları kullanabilir kuantum işlemci yazın. T.N. Hadamard kapısı, örneğin, mükemmel bir üstüste devlet qubit koyar. süperpozisyon ve dolanan atom altı hesaplamaların potansiyelini ortaya çıkmaya başlar akıllıca konumlandırılmış kuantum kapıları, kombine edin. 2 qubit 4 durumlarının araştırılmasına izin verir: 00, 01, 10 ve 11 kuantum işlemcinin çalışma prensibi mantık işlemlerin yürütülmesi mümkün kerede pozisyonları ile çalışmak için yapar. Ve mevcut durumların sayısı qubits sayısının gücüne 2 olduğunu. Bir 50-qubit evrensel kuantum bilgisayarı yapmak Yani, aynı anda tüm 1125 katrilyon kombinasyonları incelemek teorik olarak mümkündür.

Kudity

Rusya'da Kuantum işlemci biraz farklı görüyoruz. MIPT ve Rus kuantum merkezi Bilim adamları çeşitli "enerji" seviyeleri ile birkaç "sanal" qubits temsil "kudity" yarattı.

genlik

tip kuantum işlemci kuantum mekaniği genlikleri göre avantajı vardır. Olasılık genlikleri benzer, ancak onlar da negatif olabilir ve karmaşık sayılar. Bir olayın olasılığını hesaplamak istiyorsanız Yani, onların gelişim seçeneklerinin genliği her türlü ekleyebilirsiniz. Kuantum bilgisayar fikri kurulumu için çalışmaktır girişim desenini yanlış yanıtlara yollarından bazıları olumlu büyüklüğüne sahip oldu böylece, bazıları - negatif, bu yüzden birbirlerini iptal eder. Doğru cevabı giden bir yol birbirleriyle aşamasında olan genlikleri olurdu. İşin sırrı, cevap doğru olanı önceden bilmeden, her şeyi düzenlemeye ihtiyaç vardır. Pozitif ve negatif büyüklükleri arasındaki parazit potansiyeli ile birlikte Yani üstel quantum durumu hesaplama bu tip bir avantajdır.

Shor algoritması

bilgisayar çözemediği birçok görevleri vardır. şifreleme olduğu gibi. Sorun, 200 haneli sayı asal çarpanlarını bulmak o kadar kolay değildir olmasıdır. dizüstü mükemmel yazılım ile çalışıyor olsa bile, yıllar cevap bulmak için beklemek gerekebilir. Bu nedenle, kuantum bilgisayar alanında yeni bir kilometre taşı Peter Shore tarafından 1994 yılında yayınlanan bir algoritma haline gelmiştir şimdi MIT'de matematik profesörü. Onun yöntemi henüz mevcut olmayan bir kuantum bilgisayarı kullanarak çok sayıda faktörleri bulmaktır. Aslında, algoritma doğru cevabı olan bölgeyi işaret operasyonu gerçekleştirir. Ertesi yıl, Shore kuantum hata düzeltme yöntemini keşfetti. bazı durumlarda daha güçlü olabilir hesaplama alternatif bir yöntem, - Sonra, birçok öyle anlamışlardır. Sonra aralarındaki qubits ve mantık kapıları oluşturmak için fizikçilerin ilgi bir dalgalanma izledi. Ve şimdi, iki yıl sonra, insanlığın tam teşekküllü kuantum bilgisayarı oluşturma eşiğinde.