Proċessur Quantum: id-deskrizzjoni, prinċipju ta 'operazzjoni

quantum computing, għall-inqas fit-teorija, biex insemmu ftit għexieren ta 'snin. tipi moderni ta 'magni li jużaw mechanics mhux klassiku għall-immaniġġjar potenzjalment ammonti untold ta' data, saru breakthrough kbir. Skond l-iżviluppaturi, l-implimentazzjoni tagħhom kienet forsi l-aktar teknoloġija sofistikata li qatt maħluqa. proċessuri Quantum joperaw f'livelli ta 'materja, li minnhom umanità magħrufa biss 100 sena ilu. Il-potenzjal ta 'dawn il-kalkoli hija waħda enormi. Bl-użu proprjetajiet quantum stramba se tħaffef il-kalkoli, tant kompiti li bħalissa huma kompjuters klassiku ma tistax taffordja li jiġu solvuti. U mhux biss fil-qasam tal-kimika u materjali xjenza. Wall Street huwa wkoll juru interess.

Ninvestu fil-futur

CME Grupp investa l-kumpanija Vancouver 1QB Teknoloġiji Inc, tiżviluppa softwer għall-proċessuri tat-tip Quantum. Skond investituri, dawn il-kalkoli x'aktarx ikollhom l-akbar impatt fuq l-industrija, li jaħdmu ma 'ammonti kbar ta' data sensittiva għal żmien. Eżempju ta 'dawn il-klijenti huma istituzzjonijiet finanzjarji. Goldman Sachs investiti fil D-mewġ Systems, u l-kumpanija Fil-Q-Tel iffinanzjat mis-CIA. L-ewwel timmanifattura magni li jagħmlu dak li jissejjaħ "ittemprar kwantistika", jiġifieri. E. Jiddeċiedi l-problema ottimizzazzjoni ta 'livell baxx permezz ta' proċessur quantum. Intel hija wkoll involuta fl-investiment f'din it-teknoloġija, għalkemm hija tqis l-implimentazzjoni tan-negozju futur.

Għaliex dan?

Ir-raġuni li quantum computing hija tant eċċitanti, jinsab fl-kombinazzjoni perfetta tagħhom mat-tagħlim magna. Bħalissa, huwa l-applikazzjoni ewlenija għal dawn il-kalkoli. Parzjalment dan huwa konsegwenza tal-idea ta 'kompjuter quantum - billi jintuża mezz fiżiku ta' tiftix għal soluzzjonijiet. Xi kultant l-kunċett spjegat mill-eżempju tal-logħba Għasafar Angry. Biex jissimulaw l-interazzjoni tal-gravità u pillola oġġetti jaħbtu CPU juża ekwazzjonijiet matematiċi. Quantum Proċessuri tpoġġi dan l-approċċ fuq kap tagħha. Huma "tarmi" għasafar ftit, u jaraw dak li jiġri. Fil mikroċippa miktub kompitu: hija l-għasfur, tarmi dak li l-aħjar trajettorja? Imbagħad ċċekkjati s-soluzzjonijiet kollha possibbli, jew għall-inqas kombinazzjoni kbir ħafna minnhom, u t-tweġiba hija mogħtija. Fi quantum kompjuter problemi jiġu solvuti ma matematiku, il-liġijiet ta 'xogħol fiżika minflok.

Kif taħdem?

Il-moduli bażiċi ta 'dinja tagħna - l-quantum mekkaniċi. Jekk inti tħares lejn l-molekuli, ir-raġuni li għaliha huma ffurmati u jibqgħu stabbli - l-interazzjoni tal-orbitals elettron. Il-kalkoli kollha-quantum mekkaniċi jinsabu f'kull wieħed minnhom. In-numru tagħhom jikber b'mod esponenzjali jiżdied in-numru ta 'elettroni simulata. Per eżempju, 50 elettroni li jeżistu żewġ għażliet 50-grad. Dan phenomenally numru kbir, u għalhekk ma tistax tikkalkula illum. teorija informazzjoni konnessjoni għall-fiżika tista tindika t-triq biex jissolvew dawn il-problemi. 50 kompjuter kubitovnomu tista 'tagħmel dan.

Bidu ta 'era ġdida

Skond Landon Downs, president u ko-fundatur tal 1QBit, proċessur quantum - huwa possibbli li tuża l-poter ipproċessar tad-dinja subatomic, huwa kruċjali biex tikseb materjali ġodda jew il-ħolqien ta 'mediċini ġodda. Hemm bidla mill-paradigma ta 'skoperta għal era ġdida ta' disinn. Per eżempju, quantum computing jistgħu jintużaw għall-mudell katalisti li jippermettu biex jiġi estratt karbonju u nitroġenu mill-atmosfera, u b'hekk jgħinu fil-waqfien tisħin globali.

Fuq quddiemnett tal-progress

komunità ta 'żviluppaturi ta' din it-teknoloġija hija estremament eċċitati u l-attività busy. Timijiet madwar id-dinja fl-istart-ups, korporazzjonijiet, universitajiet u laboratorji tal-gvern qed jibnu karozza razza, li jużaw approċċi differenti għall-ipproċessar ta 'informazzjoni quantum. qubits Maħluq qubit superkonduttivi u laqx fuq il-jonji maqbudin, li kienu jinvolvu riċerkaturi mill-Università ta 'Maryland u l-Istitut Nazzjonali ta' Standards u Teknoloġija. Microsoft tiżviluppa approċċ tipoloġiċi imsejħa Station Q, l-iskop tagħhom huwa li japplikaw anjoni mhux Abeljan li l-eżistenza ma ġiex pruvat.

Sena breakthrough probabbli

U dan huwa biss il-bidu. Fl-aħħar tal Mejju 2017 l-għadd ta 'proċessuri tat-tip kwantum huma unikament tagħmel xi ħaġa aktar malajr jew aħjar minn kompjuter klassiku, huwa żero. Dan l-avveniment se tistabbilixxi l-"superjorità kwantistika", iżda s'issa ma ġara. Filwaqt li huwa probabbli li dan jista 'jiġri kmieni kemm din is-sena. Ħafna ġewwa qal li Google huwa l-favorit ċara tal-grupp, immexxi mill-Professur tal-Fiżika, Università ta 'California f'Santa Barbara, John Martin. L-għan tagħha - biex jinkiseb kompjuters superjuri bl-għajnuna ta proċessur 49-il qubit. Sa tmiem l-Mejju 2017 tim b'suċċess ttestjati l-ċippa 22-qubit bħala pass intermedju lejn l żarmar ta 'supercomputer klassiku.

Kif beda dan kollu?

L-idea ta 'użu mekkanika kwantistika għall-ipproċessar ta' informazzjoni għall-għexieren ta 'snin. Wieħed mill-avvenimenti ewlenin seħħew fl-1981, meta IBM u MIT organizzaw flimkien konferenza fuq il-fiżika komputazzjoni. Il fiżiċista famużi Richard Feynman propost li jibnu kompjuter quantum. Skond hu, għas-simulazzjoni għandha tieħu vantaġġ mill-mezzi tal-mekkanika kwantistika. U huwa sfida kbira, minħabba li ma jidhrux daqshekk faċli. Fil proċessur quantum prinċipju ta 'tħaddim huwa bbażat fuq għadd ta' proprjetajiet stramba ta 'atomi - Sovrapożizzjoni u taħbil. Il-partiċelli jista 'jkun f'żewġ stati fl-istess ħin. Madankollu, meta jitkejjel se jkun biss wieħed minnhom. U huwa impossibbli li wieħed ibassar li fiha, ħlief mill-perspettiva tat-teorija ta 'probabbiltà. Dan l-effett huwa l-bażi ta 'esperiment riflessjoni qattus Schrödinger, li hija fil-kaxxa simultanjament mejta u ħajjin sakemm l-osservatur ma jkunx li Sneak peep. Xejn xogħlijiet fil-ħajja ta 'kuljum b'dan il-mod. Madankollu, madwar 1 miljun ta 'esperimenti li jsiru mill-bidu tas-seklu għoxrin, juru li l-kompożizzjoni ma teżistix. U l-pass li jmiss huwa li jidhru fl kif tuża dan il-kunċett.

proċessur Quantum: deskrizzjoni tax-xogħol

bits Classic jista 'jkollhom il-valur 0 jew 1, huwa possibbli li jimmultiplikaw numri, tiġbed ritratti u l-bqija. N. qubit tista' wkoll tkun 0 jekk huma jitilfu linja permezz ta ' "logic gates" (d. U, JEW, MHUX, eċċ), 1 jew tnejn. Jekk, ngħidu aħna, 2 qubit titħabbel, li jagħmilhom perfettament ikkorrelatati. tip proċessur quantum jistgħu jużaw logic gates. T. N. Hadamard gate, per eżempju, tpoġġi l-qubit fi stat Sovrapożizzjoni ta perfetta. Jekk Sovrapożizzjoni u taħbil flimkien ma 'xtiebi quantum cleverly mqiegħda, li jibdew tiżvolġi l-potenzjal ta' kalkoli sub-atomika. 2 jippermetti l-istudju tal-qubit 4 jgħid: 00, 01, 10 u 11. Il-prinċipju operazzjoni tal-proċessur quantum tali li l-eżekuzzjoni ta 'operazzjonijiet loġiċi jagħmilha possibbli li taħdem ma' pożizzjonijiet kollha f'daqqa. U n-numru ta 'stati disponibbli huwa ta' 2 għall-qawwa tan-numru ta 'qubits. Għalhekk, jekk inti tagħmel 50-qubit kompjuter quantum universali, huwa teoretikament possibbli li jiġu eżaminati 1,125 quadrillion kombinazzjonijiet kollha simultanjament.

Kudity

proċessur Quantum fir-Russja tara ftit differenti. Xjentisti minn MIPT u ċ-ċentru quantum Russu maħluqa "kudity" jirrappreżenta diversi "virtwali" qubits ma 'diversi livelli ta' "enerġija".

amplitudni

tip proċessur quantum għandha l-vantaġġ li mekkanika kwantistika hija bbażata fuq il amplitudnijiet. amplitudnijiet Probabbiltà huma simili, iżda jistgħu wkoll ikunu negattivi, u n-numri komplessi. Għalhekk, jekk inti tixtieq li jikkalkulaw l-probabbiltà ta 'avveniment, tista' żżid kull tip ta 'amplitudni ta' għażliet ta 'żvilupp tagħhom. L-idea ta quantum computing huwa li tipprova li setup -mudell interferenza biex uħud mill-modi biex tweġibiet ħżiena kellhom amplitudni pożittiva, u xi - negattiv, sabiex huma jikkanċellaw lil xulxin. A triq li twassal għall-risposta korretta jkollha amplitudnijiet li huma fil-fażi ma 'xulxin. Il-trick huwa li inti jeħtieġ li jorganizzaw kollox, mingħajr ma jkunu jafu minn qabel liema ir-risposta hija korretta. stati quantum hekk esponenzjali flimkien mal-potenzjal ta 'interferenza bejn l-amplitudnijiet pożittivi u negattivi huwa ta' vantaġġ ta 'dan it-tip ta' komputazzjoni.

algoritmu shor s

Hemm ħafna kompiti li l-kompjuter ma jkunx jista 'jsolvi. Bħal qlib f'ċifrarju. Il-problema hija li huwa mhux daqshekk faċli li ssib il-fatturi ewlenija tal-għadd ta '200' ċifri. Anki jekk il-laptop qed taħdem ma 'softwer eċċellenti, inti jista' jkollok tistenna għas-snin li issib it-tweġiba. Għalhekk, mira oħra fl quantum computing sar algoritmu ippubblikat fl-1994 minn Peter Shore, issa huwa professur tal-matematika fil MIT. metodu tiegħu huwa li jinstabu l-fatturi ta 'numru kbir bl-użu ta' kompjuter quantum, li ma kinux jeżistu s'issa. Fil-fatt, l-algoritmu twettaq l-operazzjoni, li tindika l-qasam bl-risposta korretta. Is-sena ta 'wara, Shore skoprew metodu ta' korrezzjoni ta 'żball quantum. Imbagħad, ħafna jkunu realizzati li huwa - metodu alternattiv ta 'kalkolu, li f'xi każijiet jistgħu jkunu aktar qawwija. Imbagħad segwa żieda ta 'interess minn fiżiċi biex joħolqu qubits u logic gates bejniethom. U issa, żewġ deċennji aktar tard, l-umanità hija fuq il-ponta ta 'ħolqien ta' kompjuter full-sħiħ quantum.