Quantum процесор: описанието, принцип на работа

Квантовите компютри, поне на теория, да споменем няколко десетилетия. Съвременните видове машини, които използват не-класическата механика за работа с потенциално несметни количества данни, са се превърнали в голям пробив. Според разработчиците, изпълнението им е може би най-сложна технология, създавани някога. Квантовата процесори работят при нива на материята, от които човечеството е известно, само преди сто години. Потенциалът на тези изчисления е огромно. Използването на странни квантовата имоти ще ускори изчисленията, толкова много задачи, които в момента са класическите компютри не могат да си позволят да бъдат решени. И не само в областта на химията и науката за материалите. Wall Street също проявяват интерес.

Инвестиране в бъдещето

CME Group инвестира Ванкувър компанията 1QB Информация Technologies Inc., разработва софтуер за процесори тип Квантовата. Според инвеститорите, тези изчисления, вероятно ще имат най-голямо влияние върху индустрията, която работи с големи обеми от данни от личен характер на време. Пример за такива клиенти са финансови институции. Goldman Sachs инвестира в D-Wave Systems, а компанията In-Q-Tel, финансиран от ЦРУ. Първият произвежда машини, които правят това, което се нарича "квантово каляване", т.е.. Д. Решава оптимизация на проблема с ниско ниво с помощта на квантов процесор. Intel също се занимава с инвестиции в тази технология, въпреки че счита, че прилагането на бъдещия бизнес.

Защо го направи?

Причината, поради която квантовите компютри е толкова вълнуващо, се крие в тяхната перфектна комбинация с машинно обучение. В момента това е основното приложение за такива изчисления. Отчасти това е следствие на идеята за квантов компютър - с помощта на физическо устройство, за да търсят решения. Понякога понятието обясни с пример за игра ядосани птици. За да се симулира взаимодействието на тежестта и таблет сблъскващи обекти CPU използва математически уравнения. Квантовата процесори поставят този подход с главата надолу. Те "хвърлят" на няколко птици, и да гледате какво се случва. В микрочип писмена задача: той е птица, те хвърлят какво оптималната траектория? След това се проверява всички възможни решения, или поне много голяма комбинация от тях, и се дава отговор. В квантовата компютърни проблеми са решени да не математик, законите на физиката работа, вместо.

Как става това?

Основните градивни елементи на нашия свят - на квантовите механични. Ако се вгледате в молекулите, причината, поради която те се формират и остават стабилни - взаимодействието на електронните орбити на. Всички квантовите механични изчисления се съдържат във всеки от тях. Техният брой нараства експоненциално увеличаване на броя на симулирани електрони. Например, 50 електрони да съществуват в две възможности 50 градуса. Това феноменално голям брой, така че не може да се изчисли и днес. Връзка информация теория за физиката може да ни насочи към решаването на тези проблеми. 50 kubitovnomu компютър може да го направи.

Зората на нова ера

Според Лендън Даунс, президент и съосновател на 1QBit, квантов процесор - това е възможно да се използва за обработка на силата на субатомно света, е от решаващо значение за получаване на нови материали или създаването на нови лекарства. Налице е промяна от парадигмата на откриването на нова ера на дизайна. Например, квантовите компютри може да се използва за моделиране на катализатори, които позволяват да се извлече въглерод и азот от атмосферата, и по този начин помогнат за спиране на глобалното затопляне.

В челните редици на напредък

общността на разработчиците на тази технология е изключително развълнуван и зает дейност. Отбори от целия свят в стартиращи фирми, корпорации, университети и правителствени лаборатории са изграждането на състезателна кола, която се използват различни подходи към квантовата информация. Създаден кюбит свръхпроводящи qubits и чипове на заловените йони, които участват изследователи от Университета на Мериленд и Националния институт за стандарти и технологии. Microsoft разработва топологични подход, наречен гара Q, целта на които е да се прилага без Abelian аниони, за чието съществуване не е доказано убедително.

Година вероятен пробив

И това е само началото. В края на месец май 2017 г. броя на процесорите квантов тип са уникално прави нещо по-бързо или по-добре, отколкото на класически компютър, е нула. Това събитие ще постави "квантов превъзходство", но до момента това не се е случило. Въпреки че е вероятно, че това може да стане най-рано през тази година. Повечето вътрешни казаха, че Google е най-ясният фаворит в групата, водена от професор по физика в Университета на Калифорния в Санта Барбара, Джон Мартин. Неговата цел - да се постигне най-високо компютри с помощта на 49-кюбит процесор. До края на май 2017 отбор успешно тествани 22-кюбит чип като междинна стъпка към премахване на класическата суперкомпютър.

Как започна всичко?

Идеята за използване на квантовата механика за обработка на информация в продължение на десетилетия. Едно от ключовите събития, настъпили през 1981 г., когато IBM и Масачузетския технологичен институт съвместно организира конференция на изчислителната физика. Известният физик Ричард Файнман предложи да се направи квантов компютър. Според него, за симулация трябва да се възползват от средствата за квантовата механика. И това е голямо предизвикателство, тъй като тя не изглежда толкова лесно. В квантовата процесор принцип на действие се основава на редица странни свойства на атома - суперпозиция и заплитане. Частицата може да бъде в две състояния в същото време. Въпреки това, когато се измерва тя ще бъде само един от тях. И това е невъзможно да се предскаже, в които, освен от гледна точка на теорията на вероятностите. Този ефект е в основата на една мисъл експеримент котката на Шрьодингер, която е в полето едновременно мъртъв и жив толкова дълго, колкото на наблюдателя не е да се промъкне надникнем. Нищо не работи във всекидневния живот по този начин. Въпреки това, около 1 милион от експерименти, проведени от началото на ХХ век, показват, че съставът не съществува. И следващата стъпка е да решите как да използвате тази концепция.

Quantum процесор: длъжностна характеристика

Класически бита могат да имат стойност 0 или 1, е възможно да се размножават номера, рисуват и така нататък. Н. кюбит също може да бъде 0 ако пропуснат една линия през "порти логика" (г. AND, OR, NOT, и т.н.), една или и двете. Ако, да речем, 2 кюбит заплете, това ги прави перфектно изразена. въведете квантов процесор може да използва логика порти. Т. Н. Hadamard порта, например, поставя кюбит в суперпозиция състояние на съвършен. Ако наслагване и заплитане комбинира с умело разположени квантовата врати, които започват да се разгърне потенциала на под-атомен изчисления. 2 позволи изследването на кюбит 4 държави: 00, 01, 10 и 11. Принципът на работа на квантов процесор, така че изпълнението на логически операции дава възможност да се работи с всички позиции наведнъж. А броят на наличните състояния е 2 на степен броя на qubits. Така че, ако се направи 50-кюбит универсален квантов компютър, теоретично е възможно да се направи преглед на всички 1125 квадрилиона комбинации едновременно.

Kudity

Quantum процесор в Русия видите малко по-различно. Учени от MIPT и руски квантов център създадени "kudity", представляващи няколко "виртуални" qubits с различни нива на "Енергия".

амплитуда

въведете квантов процесор има предимството, че квантовата механика се основава на амплитудите. Вероятността амплитуди са подобни, но те също могат да бъдат отрицателни, както и комплексни числа. Така че, ако искате да се изчисли вероятността на дадено събитие, можете да добавите всички видове на амплитудата на техните възможности за развитие. Идеята на квантовите компютри е да се опитате да настроите модела намеса , така че някои от начините за грешни отговори са имали положителен амплитуда, а някои - отрицателна, така че те ще се изключват взаимно. А пътят, водещ до верния отговор ще има амплитуди, които са във фаза помежду си. Номерът е, че трябва да се организира всичко, без да знае предварително какво отговорът е правилен. Така експоненциални квантови състояния в комбинация с потенциала на интерференция между положителни и отрицателни амплитуди е предимство на този вид изчисление.

алгоритъм на Шор

Има много задачи, че компютърът е в състояние да разреши. Такива като криптиране. Проблемът е, че това не е толкова лесно да се намери основните фактори на 200-цифрено число. Дори ако лаптопът работи с отличен софтуер, може да се наложи да чакат с години, за да откриете отговора. Ето защо, още един крайъгълен камък в квантовите компютри се е превърнало в алгоритъм, публикувано през 1994 г. от Питър Шор, сега е професор по математика в Масачузетския технологичен институт. Неговият метод е да се намери на факторите на голям брой с помощта на квантов компютър, който не съществува все още. В действителност, алгоритъмът извършва операцията, която посочи районът с правилния отговор. На следващата година, Shore открили метод за квантова корекция на грешки. След това, много от тях са осъзнали, че това е - алтернативен метод на изчисление, което в някои случаи може да бъде по-мощен. След това последва на засилващия се интерес от физиците да създадат qubits и порти логика между тях. И сега, две десетилетия по-късно, човечеството е на прага на създаването на пълноправен квантов компютър.