Квантна процесор: опис, принцип на работа

Квантните компјутери, барем во теорија, да споменам неколку децении. Модерните видови на машини кои се користат не-класичната механика за справување со потенцијално невидено количини на податоци, станаа голем чекор напред. Според програмери, нивната примена е можеби најсовремена технологија некогаш замислен. Квантна процесори работат на ниво на материјата, од кои човештвото ги знае само пред 100 години. Потенцијалот на такви пресметки е огромна. Користење на бизарен квантната својства ќе го забрза пресметки, толку многу задачи кои се во моментов на класична компјутери не можат да си дозволат да се реши. И не само во областа на хемијата и материјали науката. Вол Стрит, исто така, се покажува интерес.

Инвестирање во иднината

КМЕ група има инвестирано во Ванкувер компанија 1QB информатички технологии АД, се развива софтвер за процесори тип Квантна. Според инвеститорите, овие пресметки, најверојатно, ќе имаат најголемо влијание врз индустријата, кои работат со големи количини на чувствителни податоци на време. Како на пример, корисниците се финансиски институции. Голдман Сакс инвестира во D-Wave системи, и на компанијата Во-Q-Тел финансиран од страна на ЦИА. Првиот произведува машини кои го прават она што се нарекува "квантен annealing", односно. Е. Одлучува оптимизација проблем на ниско ниво со помош на квантната процесор. Интел исто така се занимава со инвестирање во оваа технологија, иако смета дека имплементацијата на иднината на бизнисот.

Зошто го направи тоа?

Причината поради која квантните компјутери е толку возбудливо, лежи во нивната совршена комбинација со машина за учење. Во моментов, тоа е главната апликација за такви пресметки. Делумно ова е последица на идејата за квантниот компјутер - употреба на физичка уредот да пребарува за решенија. Понекогаш концептот објаснува со примерот на играта Лути птици. За да се симулира интеракција на гравитација и таблет судир објекти процесорот користи математички равенки. Квантна Процесори стави овој пристап на нејзината глава. Тие се "фрли" неколку птици, и да се види што се случува. На микрочип писмена задача: тоа е птица, тие фрлаат она што оптимална траекторија? Тогаш проверуваат сите можни решенија, или барем многу голем комбинација од нив, и се дава одговорот. Во квантен компјутер проблеми се решени да не математичар, законите на физиката работа, наместо.

Како тоа функционира?

Основните градежни блокови на нашиот свет - квантната механички. Ако се погледне на молекулите, причината поради која тие се формираат и да остане стабилна - интеракцијата на електрони орбитали. Сите квантната механички пресметки се содржани во секоја од нив. Нивниот број расте експоненцијално зголемување на бројот на симулирани електрони. На пример, 50 електроните да постои во две опции 50 степени. Оваа феноменално голем број, така што не може да се пресмета денес. Врската информации теорија на физиката може да укаже на патот за решавање на ваквите проблеми. 50 kubitovnomu компјутер може да го направи тоа.

Зората на една нова ера

Според Landon Даунс, претседател и ко-основач на 1QBit, квантната процесор - тоа е можно да се користи за обработка на моќта на субатомски светот, тоа е од клучно значење за да се добие нови материјали или создавање на нови лекови. Постои поместување од парадигмата на откривањето на новата ера на дизајнот. На пример, квантниот компјутер може да се користи за да се моделира катализатори кои им овозможуваат да се извлече на јаглерод и азот од атмосферата, и со тоа да се запре глобалното затоплување.

Во првите редови на напредокот

заедница на програмери на оваа технологија е исклучително возбуден и зафатен активност. Тимови од целиот свет во старт-ап, корпорации, универзитети и владини лаборатории се градење на тркачки автомобил, кои користат различни пристапи за квантната обработка на информации. Создаден qubit суперкомпјутери qubits и чипс на заробени јони, кои се вклучени научници од Универзитетот во Мериленд и Националниот институт за стандарди и технологија. Мајкрософт развива тополошки пристап се нарекува станица Q, чија цел е да се примени не-абелова анјон чие постоење не е конечна докажано.

Година веројатно пробив

И ова е само почеток. На крајот на мај 2017 година бројот на процесори квантната тип се уникатно прави нешто побрзо или подобро од класичниот компјутер, е нула. Овој настан ќе се постави на "квантен супериорност", но досега тоа не се случило. Иако тоа е веројатно дека ова би можело да се случи уште оваа година. Повеќето инсајдерите рече дека Google е јасен фаворит во групата, предводена од професор по физика на Универзитетот на Калифорнија во Санта Барбара, Џон Мартин. Нејзината цел - да се постигне супериорни компјутери со помош на 49-qubit процесор. До крајот на мај 2017 година тим успешно тестиран на 22-qubit чип како средно чекор кон укинувањето на класичната суперкомпјутер.

Како сето тоа започна?

Идејата за користење на квантната механика за обработка на информации со децении. Еден од клучните настани се случиле во 1981 година, кога IBM и МИТ заеднички организираа конференција за компјутерската физика. Познатиот физичар Richard Feynman предложи да се изгради квантен компјутер. Според него, за симулација треба да ги искористи средствата на квантната механика. И тоа е голем предизвик, бидејќи тоа не изгледа толку лесно. Во квантната процесор оперативен принцип се базира на голем број на чудни особини на атоми - суперпозиција и заплет. На честички може да биде во две држави во исто време. Сепак, при мерење тоа ќе биде само еден од нив. И тоа е невозможно да се предвиди во која, освен од аспект на теоријата на веројатност. Овој ефект е основа на една мисла експеримент мачка Schrödinger, кој е во полето истовремено мртви и живи додека набљудувачот не е да ја искористиш приликата ѕиркаат. Ништо не работи во секојдневниот живот на овој начин. Меѓутоа, околу 1 милион на експерименти спроведени од почетокот на дваесеттиот век, покажуваат дека составот постои. И следниот чекор е да пронајдат начин да го користите овој концепт.

Квантна процесор: опис на работното место

Класичен битови може да има вредност 0 или 1, можно е да се размножуваат броеви, подготви слики и така натаму. Н. qubit, исто така, може да биде 0 ако тие го пропушти линија преку "логички порти" (d. И, ИЛИ, НЕ, итн), 1 или и двете. Ако, на пример, 2 qubit заплетка, тоа ги прави совршено корелација. тип квантната процесор може да се користи логика порти. Т. Н. Hadamard порта, на пример, го става qubit во суперпозиција состојба на совршен. Ако суперпозиција и заплет во комбинација со умно поставен квантната порти, кои почнуваат да се развиваат на потенцијалот на суб-атомски пресметки. 2 овозможуваат проучување на qubit 4 стои: 00, 01, 10 и 11. Принципот на работа на квантната процесор, така што извршувањето на логика операции, прави можно да се работи со сите места одеднаш. И бројот на слободни држави е од 2 до моќта на бројот на qubits. Значи, ако се направи 50-qubit универзална квантен компјутер, тоа е теоретски можно да ги испита сите 1,125 квадрилион комбинации истовремено.

Kudity

Квантна процесор во Русија се види малку поинаку. Научниците од MIPT и руски квантната центар создаден "kudity" претставуваат неколку "виртуелен" qubits со различни нивоа "енергија".

амплитуда

тип квантната процесор има предност во тоа квантната механика се базира на амплитуди. Веројатност амплитуди се слични, но тие исто така може да биде негативен, и комплексни броеви. Значи, ако сакате да се пресмета веројатноста на некој настан, можете да додадете сите видови на амплитудата на нивните можности за развој. Идејата за квантните компјутери е да се обиде да се постави шемата на пречки , така што некои од начините да се погрешни одговори, имаше позитивно амплитуда, а некои - и негативни, така што тие ќе го откажете едни со други. А патот што води кон точниот одговор ќе има амплитуди кои се во фаза на едни со други. Трикот е во тоа што треба да се организира сето она, без да се знае однапред што одговорот е точен. Значи експоненцијална квантните состојби во комбинација со потенцијалот на мешање помеѓу позитивни и негативни амплитуди е предност на овој тип на пресметка.

алгоритам е Shor

Постојат многу работи кои на компјутер не може да се реши. Како што се енкрипција. Проблемот е што тоа не е така лесно да се најде на множители на 200-цифрен број. Дури и ако лаптоп е трчање со одличен софтвер, можеби ќе треба да чекаат со години за да го најдете одговорот. Затоа, уште една пресвртница во квантните компјутери стана алгоритам објавена во 1994 година од страна на Питер Шор, сега е професор по математика на МИТ. Неговиот метод е да се најде на факторите на голем број со користење на квантен компјутер, кој не постои. Всушност, алгоритам врши работата, што укажува на површина со точниот одговор. Следната година, Шор открија начинот на квантната корекција на грешка. Тогаш, многу се сфати дека тоа е - алтернативен метод на пресметка, што во некои случаи може да биде помоќна. Потоа следеше бран на интерес од страна на физичарите да се создаде qubits и логички порти меѓу нив. И сега, по две децении, човештвото се наоѓа на работ на создавање полноправно квантен компјутер.