Quantum პროცესორი: აღწერა, მუშაობის პრინციპი

Quantum computing, თეორიულად მაინც, უნდა აღინიშნოს, რამდენიმე ათეული წლის განმავლობაში. თანამედროვე ტიპის მანქანები, რომ გამოიყენოს არასამთავრობო კლასიკური მექანიკის გატარება პოტენციურად untold რაოდენობით მონაცემები, გახდა დიდი გარღვევა. შემქმნელების თქმით, მათი განხორციელების იყო ალბათ ყველაზე დახვეწილი ტექნოლოგია ოდესმე შექმნილა. Quantum პროცესორები მუშაობას დონის საკითხზე, რომლის კაცობრიობის ცნობილია მხოლოდ 100 წლის წინ. პოტენციალი ასეთი გათვლებით არის უზარმაზარი. გამოყენება უცნაური კვანტური თვისებები დააჩქარებს გათვლებით, ამდენი ამოცანები, რომლებიც გაკეთებული კლასიკური კომპიუტერი არ შეუძლია უნდა გადაწყდეს. და არა მარტო სფეროში ქიმია და მასალათმცოდნეობა. Wall Street ასევე აჩვენებს ინტერესი.

ინვესტირება მომავალში

CME Group ინვესტიცია ვანკუვერში კომპანია 1QB საინფორმაციო ტექნოლოგიების იმეილი, ვითარდება პროგრამული უზრუნველყოფა Quantum ტიპის პროცესორები. მისი თქმით, ინვესტორები, ეს გათვლები სავარაუდოდ აქვს დიდი გავლენა მრეწველობის, რომელიც მუშაობს დიდი რაოდენობით მგრძნობიარე მონაცემების დროს. მაგალითად ასეთი მომხმარებელს ფინანსური ინსტიტუტები. Goldman Sachs ინვესტიცია D-Wave Systems და კომპანია In-Q-Tel აფინანსებს CIA. პირველი აწარმოებს მანქანები, რომ რა ჰქვია "კვანტური annealing", ანუ. E. წყვეტს დაბალი დონის ოპტიმიზაციის პრობლემა გამოყენებით quantum პროცესორი. Intel ასევე ჩართული ინვესტირებას ამ ტექნოლოგია, თუმცა მიიჩნევს, რომ განხორციელების ბიზნესის მომავალი.

რატომ აკეთებენ ამას?

იმ მიზეზით, რომ კვანტური გამოთვლითი იმდენად საინტერესო, იმაში მდგომარეობს, მათი სრულყოფილი კომბინაცია მანქანა სწავლის. ამჟამად, ეს არის მთავარი განაცხადის ასეთი გათვლები. ნაწილობრივ ეს არის შედეგი იდეა კვანტური კომპიუტერი - გამოყენებით ფიზიკური მოწყობილობის მოძიება გადაწყვეტილებები. ზოგჯერ კონცეფცია აიხსნება მაგალითად თამაშის Angry Birds. სიმულაცია ურთიერთქმედების სიმძიმის და colliding ობიექტები CPU ტაბლეტი იყენებს მათემატიკური განტოლებები. Quantum Processors დააყენა ეს მიდგომა თავის არეში. ისინი "იმისათვის, რომ" რამდენიმე ფრინველი, და უყურებს, რა მოხდება. ამავე მიკროჩიპი წერილობითი დავალება: ეს ფრინველი, ისინი სახიფათოა, რაც ოპტიმალური ტრაექტორია? შემდეგ შეამოწმეს ყველა შესაძლო გადაწყვეტილებების, ან თუნდაც ძალიან დიდი კომბინაცია მათ, და პასუხი ენიჭება. In კვანტური კომპიუტერის პრობლემა მოგვარდება არ მათემატიკოსი, ფიზიკის კანონები მუშაობის ნაცვლად.

როგორ მუშაობს იგი?

ძირითადი შენობა ბლოკები ჩვენი სამყარო - კვანტურ-მექანიკური. თუ გადავხედავთ, მოლეკულების, მიზეზი, რომელიც მათ იქმნება და უცვლელი რჩება - ურთიერთქმედების electron orbitals. ყველა კვანტურ-მექანიკური გათვლები შეიცავს თითოეული მათგანი. მათი რიცხვი იზრდება exponentially რაოდენობის გაზრდა იმიტირებული ელექტრონები. მაგალითად, 50 ელექტრონებს არსებობს ორი 50-ხარისხი პარამეტრები. ეს ფენომენალურად დიდი რაოდენობით, ასე რომ არ შეუძლია გამოთვალოს დღეს. კავშირი ინფორმაციის თეორია ფიზიკის შეგიძლიათ აღვნიშნო გზა გადაჭრის ასეთი პრობლემები. 50 kubitovnomu კომპიუტერული შეუძლია ამის გაკეთება.

Dawn ახალი ერა

მისი თქმით, Landon Downs, პრეზიდენტი და თანადამფუძნებელი 1QBit, კვანტური პროცესორი - ეს შესაძლებელია გამოიყენოთ დამუშავება ძალა subatomic მსოფლიოში, ეს არის გადამწყვეტი მიიღოს ახალი მასალები ან შექმნას ახალი მედიკამენტები. არსებობს ცვლა პარადიგმის აღმოჩენის ახალი ერა დიზაინი. მაგალითად, კვანტური გამოთვლითი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოდელზე კატალიზატორები, რომელიც საშუალებას ამონაწერი ნახშირბადის და აზოტის ატმოსფერო, და ამით შეეჩერებინა გლობალური დათბობა.

ამის ბერკეტები პროგრესი

საზოგადოება დეველოპერები ამ ტექნოლოგიის არის ძალიან აღელვებს და დაკავებული საქმიანობაში. გუნდები მსოფლიოს ფაზაზე, კორპორაციებს, უნივერსიტეტები და სახელმწიფო ლაბორატორიები ვაშენებთ რასის მანქანა, რომელიც გამოიყენოს განსხვავებული მიდგომები კვანტური ინფორმაციის დამუშავება. შექმნილია Qubit ზეგამტარი qubits და ჩიპი ტყვედ იონებს, რომლებიც ჩართული უნივერსიტეტის მეცნიერებმა მერილენდის და ეროვნული ინსტიტუტის სტანდარტებისა და ტექნოლოგიების. Microsoft ვითარდება ტოპოლოგიური მიდგომა მოუწოდა Station Q, რომლის მიზანი არის გამოიყენოს არასამთავრობო ABELIAN anion რომლის არსებობა არ იქნა საბოლოოდ დაადასტურა.

გამოშვების წელი სავარაუდო გარღვევა

და ეს მხოლოდ დასაწყისია. ბოლოს მაისი 2017 რაოდენობის quantum ტიპის პროცესორები ცალსახად თავისსავე სწრაფი ან უკეთესი, ვიდრე კლასიკური კომპიუტერი, არის ნულოვანი. ეს ღონისძიება იქნება "კვანტური უპირატესობას", მაგრამ ჯერჯერობით ეს არ მოხდა. მიუხედავად იმისა, რომ სავარაუდოდ, ეს შეიძლება მოხდეს, ჯერ კიდევ ამ წლის განმავლობაში. ყველაზე insiders განაცხადა, რომ Google არის ნათელი საყვარელი ჯგუფი, რომელსაც პროფესორი ფიზიკის, კალიფორნიის უნივერსიტეტის სანტა ბარბარა, John Martin. მისი მიზანი - რათა მივაღწიოთ უმაღლესი კომპიუტერული დახმარებით 49-Qubit პროცესორი. ბოლოსთვის მაისი 2017 გუნდში წარმატებით გამოსცადა 22 Qubit ჩიპი, როგორც შუალედური ნაბიჯი დემონტაჟის კლასიკური სუპერკომპიუტერი.

როგორ ეს ყველაფერი დაიწყო?

გამოყენების იდეა კვანტური მექანიკის ინფორმაციის დამუშავების ათწლეულების განმავლობაში. ერთ-ერთი მთავარი მოვლენები მოხდა 1981 წელს, როდესაც IBM და MIT ორგანიზებით კონფერენცია გამოთვლითი ფიზიკის. ცნობილი ფიზიკოსი რიჩარდ ფეინმანი შემოთავაზებული აშენება კვანტური კომპიუტერი. მისი თქმით, სიმულაციური უნდა ისარგებლოს საშუალებით კვანტური მექანიკის. და ეს დიდი გამოწვევაა, რადგან იგი არ გამოიყურება ისე ადვილია. კვანტურ პროცესორი ოპერაციული პრინციპი ეფუძნება რაოდენობით უცნაური თვისებები ატომები - superposition და entanglement. ნაწილაკების შეიძლება იყოს ორ სახელმწიფოს ამავე დროს. თუმცა, როდესაც საზომი ეს იქნება მხოლოდ ერთი მათგანი. შეუძლებელია პროგნოზირება, რომელშიც, გარდა პერსპექტივა ალბათობის თეორია. ეს ეფექტი საფუძველზე ექსპერიმენტი Schrödinger კატა, რომელიც ყუთში ერთდროულად მკვდარი და ცოცხალი, სანამ დამკვირვებელი არ შემოგეპაროთ peep. არაფერი მუშაობს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ამ გზით. თუმცა, დაახლოებით 1 მილიონი ექსპერიმენტი ჩაატარა წლის დასაწყისიდან მეოცე საუკუნის, აჩვენებს, რომ შემადგენლობა არ არსებობს. და შემდეგი ნაბიჯი მჭიდროდაა თუ როგორ უნდა გამოიყენოთ ეს კონცეფცია.

Quantum პროცესორი: სამუშაოს აღწერა

კლასიკური ბიტი შეიძლება ჰქონდეს მნიშვნელობა 0 ან 1, შესაძლებელია გავამრავლოთ ნომრები, გავამახვილო სურათები და ასე შემდეგ. N. Qubit ასევე შეიძლება 0 თუ ისინი მენატრება ხაზის მეშვეობით "ლოგიკა კარიბჭე" (გ. და, ან, არ, და ა.შ.), 1 ან ორივე ერთად. თუ, ვთქვათ, 2 Qubit entangled, რაც მათ შესანიშნავად დამოკიდებულ. ჩაწერეთ quantum პროცესორი შეგიძლიათ გამოიყენოთ ლოგიკა კარიბჭე. T. N. Hadamard კარიბჭე, მაგალითად, აყენებს Qubit in a superposition მდგომარეობის სრულყოფილი. თუ superposition და entanglement ერთად გონივრულად მდგომარეობაში quantum კარიბჭე, რომ დაიწყოს ვითარდება პოტენციალი საქვეუწყებო ატომური გათვლები. 2 დაუშვას შესწავლა Qubit 4 ამბობს: 00, 01, 10 და 11. მუშაობის პრინციპი კვანტური პროცესორი როგორიცაა აღსრულება ლოგიკა ოპერაციების შესაძლებელს ხდის მუშაობა ყველა პოზიციებზე ერთდროულად. და რაოდენობის ხელმისაწვდომია სახელმწიფოების 2 ძალა რაოდენობის qubits. ასე რომ, თუ 50-Qubit უნივერსალური კვანტური კომპიუტერი, ეს თეორიულად შესაძლებელია შეისწავლოს ყველა 1,125 კვადრილიონი კომბინაციები ერთდროულად.

Kudity

Quantum პროცესორი რუსეთში ცოტა განსხვავებულად. მეცნიერებმა MIPT და რუსეთის quantum ცენტრი შეიქმნება "kudity" წარმოადგენს რამდენიმე "ვირტუალური" qubits სხვადასხვა "ენერგია" დონეზე.

amplitude

ჩაწერეთ quantum პროცესორი აქვს უპირატესობა, რომ კვანტური მექანიკის ეფუძნება amplitudes. ალბათობა amplitudes ანალოგიურია, მაგრამ ისინი ასევე შეიძლება იყოს უარყოფითი, და რთული ნომრები. ასე რომ, თუ გვინდა, რომ გამოვთვალოთ ალბათობა ღონისძიება, თქვენ შეგიძლიათ ყველა სახის ამპლიტუდა მათი განვითარების პარამეტრები. იდეა კვანტური გამოთვლითი ცდილობენ setup ჩარევა ნიმუში ისე, რომ ზოგიერთი გზები არასწორი პასუხი დადებითი ამპლიტუდა, და ზოგიერთი - უარყოფითი, ასე რომ გააუქმოს ერთმანეთს. მიმავალი გზა სწორი პასუხი ექნება amplitudes რომლებიც ეტაპი ერთმანეთს. ხრიკი არის, რომ თქვენ უნდა ორგანიზება ყველაფერი, გარეშე იცის, წინასწარ რა პასუხი არის სწორი. ასე რომ, ექსპონენციალური კვანტურ ერთად პოტენციალი ჩარევის შორის დადებითი და უარყოფითი amplitudes უპირატესობა ამ ტიპის გამოთვლები.

Shor ალგორითმი

არსებობს უამრავი ამოცანები, რომ კომპიუტერი, ვერ გადაჭრის. როგორიცაა კოდირებით. პრობლემა ის არის, რომ ეს ასე არ არის ადვილი იპოვოს პრემიერ-ფაქტორების 200-ნიშნა ნომერი. მაშინაც კი, თუ ნოუთბუქი არის გაშვებული შესანიშნავი პროგრამა, თქვენ შეიძლება უნდა ველოდოთ წლის იპოვოს პასუხი. აქედან გამომდინარე, ერთი წინ გადადგმული ნაბიჯია კვანტური გამოთვლითი გახდა ალგორითმი გამოქვეყნდა 1994 წელს პიტერ Shore, არის პროფესორი მათემატიკის MIT. მისი მეთოდი, რათა იპოვოს ფაქტორები დიდი რაოდენობით გამოყენებით კვანტური კომპიუტერი, რომელიც არ არსებობს. ფაქტია, რომ ალგორითმი ასრულებს ოპერაცია, რომელიც მიუთითებს, ფართობი, რომელზეც სწორი პასუხი. ერთი წლის შემდეგ, Shore აღმოაჩინა მეთოდი quantum შეცდომა კორექცია. შემდეგ, ბევრი მიხვდა, რომ ეს არის - ალტერნატიული მეთოდი გაანგარიშება, რომელიც რიგ შემთხვევებში შეიძლება იყოს უფრო ძლიერი. ამის შემდეგ ელექტროქსელის ინტერესი ფიზიკოსები შექმნა qubits და ლოგიკა კარიბჭე მათ შორის. და ახლა, ორი ათეული წლის შემდეგ, კაცობრიობის ზღვარზეა შექმნის სრულფასოვანი კვანტური კომპიუტერი.