Quantum örgjörva: lýsing, reglan um rekstur

Quantum computing, að minnsta kosti í orði, til að nefna nokkrar áratugi. Modern tegundir af vélum sem nota ekki Aflfræði fyrir meðhöndlun hugsanlega gífurlegur magn af gögnum, hafa orðið stór bylting. Samkvæmt verktaki, framkvæmd þeirra var kannski mest háþróuð tækni alltaf búnar til. Quantum örgjörvum vinna á stigum málsins, sem mannkynið hefur þekkt aðeins 100 árum. Hugsanleg slíkra útreikninga er gífurlegur. Notkun furðulega skammtafræði eiginleika að flýta útreikningum, svo mörg verkefni sem eru nú klassískar tölvur geta ekki efni á að leysa. Og ekki aðeins á sviði efnafræði og efnisfræði. Wall Street er einnig að sýna áhuga.

Fjárfesting í framtíðinni

CME Group hefur fjárfest í Vancouver fyrirtækið 1QB Information Technologies Inc., þróar hugbúnað fyrir Quantum tegund örgjörva. Samkvæmt fjárfesta, eru þessir útreikningar líkleg til að hafa mest áhrif á greininni, sem vinna með miklu magni af viðkvæmum gögnum sinni. Dæmi um slíka viðskiptavini eru fjármálastofnanir. Goldman Sachs fjárfesti í D-Wave Systems, og félagið á Q-Tel styrkt af CIA. Fyrsti framleiðir vélar sem gera það sem er kallað "skammtafræði annealing", ie. E. Ákveður lágmark-láréttur flötur hagræðingu vandamál með skammtafræði örgjörva. Intel er einnig þátt í að fjárfesta í þessari tækni, en það telur framkvæmd komandi viðskipti.

Af hverju að gera það?

Ástæðan fyrir því að skammtafræði computing er svo spennandi, liggur í fullkomnu samsetningu þeirra með vél nám. Eins er það helsta umsókn um slíka útreikninga. Að hluta er þetta afleiðing af hugmyndinni um skammtafræði tölva - með líkamlegt tæki til að leita að lausnum. Stundum hugtak skýrist af dæmi á leik Angry Birds. Að líkja samspil þyngdarafl og rekast hlutir CPU taflan notar stærðfræði jöfnur. Quantum Örgjörvar setja þessa aðferð á höfuðið. Þeir "henda" nokkrum fuglum, og horfa á það sem gerist. Á örflögu skrifað verkefni: það er fugl, kasta þeir hvað best braut? Þá skoðaði allar mögulegar lausnir, eða að minnsta kosti mjög stór blanda af þeim og svarið er gefið. Í skammtafræði tölva vandamál eru leyst ekki stærðfræðingur, lögmálum eðlisfræðinnar vinnu í staðinn.

Hvernig virkar það?

The undirstöðu kubbar af okkar heimi - skammtafræði-vélrænni. Ef þú horfir á sameindir, ástæðan sem þeir myndast og haldast stöðugt - samspil rafeinda svigrúm. Allar quantum-vélrænni útreikningar eru að finna í hverju þeirra. fjöldi þeirra vex veldishraða auka fjölda herma rafeinda. Til dæmis, 50 rafeindir til í tveimur 50-gráðu valkosti. Þessi gríðarlega stór tala, svo það getur ekki reiknað dag. Tenging upplýsingar kenning eðlisfræði hægt að benda á leið til að leysa slík vandamál. 50 kubitovnomu tölva getur gert það.

Dögun nýs tímabils

Samkvæmt Landon Downs, forseti og co-stofnandi 1QBit, skammtafræði örgjörva - það er hægt að nota vinnsla máttur af the subatomic heiminum, það er mikilvægt að fá ný efni eða stofnun nýrra lyfja. Það er breyting frá hugmyndafræði uppgötvun að nýtt tímabil hönnun. Til dæmis, skammtafræði computing er hægt að nota til að fyrirmynd efnahvatar sem leyfa að vinna úr kolefnis-og köfnunarefni úr andrúmsloftinu, og þannig hjálpað stöðva hlýnun jarðar.

Í fararbroddi framfara

samfélag verktaki af þessari tækni er mjög spennt og upptekinn virkni. Teams um allan heim í sprotafyrirtækjum, fyrirtæki, háskóla og opinberra Labs eru að byggja upp kappakstursbíl, sem nota mismunandi aðferðir við skammtafræði vinnslu upplýsinga. Búið qubit ofurleiðari qubits og franskar á gripinn jónir, sem fól vísindamenn frá University of Maryland og National Institute of Standards and Technology. Microsoft þróar topological nálgun kallast Station Q, þar sem tilgangurinn er að beita ekki Abelian anion sem tilvist hefur ekki verið endanlega staðfest.

Ár líklegt bylting

Og þetta er aðeins byrjunin. Í lok maí 2017 var fjöldi skammtafræði-gerð örgjörva eru einstaklega gera eitthvað hraðari eða betri en klassíska tölva, er núll. Þessi atburður mun setja "skammtafræði yfirburði", en svo langt það hefur ekki gerst. Þó er líklegt að þetta gæti gerst þegar á þessu ári. Flestir innherjar sagði að Google er ljóst uppáhalds hópsins, undir forystu prófessors í eðlisfræði, University of California, Santa Barbara, John Martin. Tilgangur hennar - til að ná betri computing með hjálp 49-qubit örgjörva. Í lok maí 2017 lið prófað með góðum árangri á 22-qubit flís sem millistig skref í þá átt að afnema klassískum supercomputer.

Hvernig það byrjaði allt?

Hugmyndin um að nota skammtafræði til vinnslu upplýsinga í áratugi. Einn af helstu atburðum kom árið 1981, þegar IBM og MIT skipulagt sameiginlega ráðstefnu um computational eðlisfræði. The frægur eðlisfræðingur Richard Feynman lagt til að byggja upp skammtafræði tölva. Samkvæmt honum, fyrir uppgerð ættu að nýta af þeim aðferðum sem skammtafræði. Og það er mikil áskorun, vegna þess að það lítur ekki svo auðvelt. Í skammtafræði örgjörva rekstri meginreglu er byggt á fjölda undarlegum eiginleika atóma - superposition og entanglement. The ögn getur verið í tveimur ríkjum á sama tíma. En þegar mæla það verður bara einn af þeim. Og það er ómögulegt að spá í sem nema frá sjónarhóli kenningarinnar líkur. Þessi áhrif eru grundvöllur hugsun tilraun köttur Schrödinger, sem er í kassanum samtímis dauður og lifandi svo lengi sem áhorfandinn er ekki að laumast peep. Ekkert virkar í daglegu lífi með þessum hætti. Hins vegar, um 1 milljón tilraunum sem gerðar frá upphafi tuttugustu aldar, sýna að samsetningin er fyrir hendi. Og næsta skref er vangaveltur út hvernig á að nota þetta hugtak.

Quantum örgjörva: starfslýsing

Classic bitar kann að hafa gildið 0 eða 1, það er hægt að margfalda tölur, teikna myndir og svo framvegis. N. Qubit geta einnig vera 0 ef þeir missa línu gegnum "rökfræði hlið" (d. OG, EÐA, ekki, o.fl.), 1 eða hvort tveggja. Ef, segjum, 2 qubit entangled, gerir það þá fullkomlega fylgni. tegund skammtafræði örgjörva er hægt að nota rökfræði hlið. T. N. Hadamard hliðið, til dæmis, setur qubit í Samliðun stöðu fullkominn. Ef superposition og entanglement sameina með snjall stakk skammtafræði lokur, sem byrja að þróast möguleika frumeinda útreikninga. 2 leyfa rannsókn á qubit 4 ríkjum: 00, 01, 10 og 11. Rekstur Meginreglan um skammtafræði örgjörva slík að framkvæmd aðgerða rökfræði gerir það mögulegt að vinna með öllum stöðum í einu. Og fjölda tiltækra ríkja er 2 í veldinu fjölda qubits. Svo ef þú gerir 50-qubit alhliða skammtafræði tölva, það er fræðilega mögulegt að skoða allar 1.125 billjarða samsetningar samtímis.

Kudity

Quantum örgjörva í Rússlandi sjá smá öðruvísi. Vísindamenn frá MIPT og rússnesku skammtafræði miðstöð búin "kudity" fulltrúi nokkrir "raunverulegur" qubits með ýmsum "orka" stigum.

amplitude

slá skammtafræði örgjörva hefur þann kost að skammtafræðin er byggt á sveifluvídd. Líkur sveifluspennum eru svipuð, en þeir geta einnig verið neikvæð og tvinntölur. Svo ef þú vilt að reikna út líkurnar á atburði, getur þú bætt alls konar amplitude af valkostum þróun þeirra. Hugmyndin um skammtafræði computing er að reyna að setja á truflunum mynstur þannig að sumir af þeim leiðir til rangra svara haft jákvæð amplitude, og sumir - neikvæð, þannig að þeir myndu hætta við hvert annað. A leið sem leiðir til rétt svar hefði sveifluspennum sem eru í takt við hvert annað. The bragð er að þú þarft til að skipuleggja allt, án þess að vita fyrirfram hvað svarið er rétt. Svo veldisvísis skammtafræði ríki í bland við möguleika á truflunum milli jákvæðra og neikvæðra sveifluvídd er Kosturinn við þessa tegund af útreikningur.

reiknirit Shor er

Það eru mörg verkefni sem tölvan er ófær um að leysa. Svo sem dulkóðun. Vandamálið er að það er ekki svo auðvelt að finna í fyrirrúmi þætti 200 stafa tölu. Jafnvel þótt fartölvu er í gangi með framúrskarandi hugbúnaður, getur þú þurft að bíða í ár til að finna svarið. Því annar áfangi í skammtafræði computing hefur orðið algrím út árið 1994 af Peter Shore, er nú prófessor í stærðfræði við MIT. Aðferð hans er að finna þætti fjölda með því að nota skammtafræði tölva, sem ekki eru fyrir hendi ennþá. Í staðreynd, the reiknirit framkvæmir aðgerð, sem gefa til kynna svæði með rétta svarið. Á næsta ári, Shore uppgötvaði aðferð til að skammtafræði villa leiðrétting. Þá hafa margir áttað sig á því að það er - aðra aðferð við útreikning, sem í sumum tilfellum getur verið öflugri. Þá fylgdi bylgja af áhuga frá eðlisfræðingum að búa qubits og rökfræði hlið milli þeirra. Og nú, tveimur áratugum síðar, mannkynið er á barmi búa til fullt viðvaningur skammtafræði tölva.