Quantum procesor: opis, princip delovanja

Kvantni računalnik, vsaj v teoriji, če omenimo le nekaj desetletij. Sodobne vrste naprav, ki uporabljajo ne-klasične mehanike za ravnanje s potencialno neizmerno količino podatkov, ki so postali velik preboj. V skladu z razvijalci, je bila njihova izvedba morda najbolj sofisticirane tehnologije kdaj ustvarili. Kvantni procesorji delujejo na ravni snovi, od katerih je človeštvo znano šele pred 100 leti. Potencial teh izračunov je ogromno. Uporaba bizarne kvantnih lastnosti bo pospešilo izračune, toliko nalog, ki so trenutno na klasičnih računalnikih ne more privoščiti, da je treba rešiti. In ne samo na področju kemije in znanosti o materialih. Wall Street je tudi pokazal zanimanje.

Vlaganje v prihodnost

CME Group je vložila družba Vancouver 1QB Information Technologies Inc., razvija programsko opremo za procesorje tipa Quantum. Po mnenju vlagateljev, ti izračuni so verjetno, da imajo največji vpliv na industrijo, ki dela z velikimi količinami občutljivih podatkov časa. Primer takšnih strank so finančne institucije. Goldman Sachs investirala v D-Wave Systems, in podjetje In-Q-Tel, ki jih je CIA financira. Prvi izdeluje stroje, da bi tisto, kar se imenuje "kvantni žarjenje", tj. E. sklene problem optimizacije nizko stopnjo uporabo kvantni procesor. Intel je prav tako ukvarja z vlaganjem v te tehnologije, čeprav meni, da je izvajanje prihodnjega poslovanja.

Zakaj to?

Razlog, da je kvantni računalnik tako razburljivo, je v svoji popolni kombinaciji s strojnim učenjem. Trenutno je glavna vloga za takšne izračune. Deloma je to posledica ideje o kvantni računalnik - s fizično napravo za iskanje rešitve. Včasih pojem pojasniti s primerom igro Angry Birds. Za simulacijo interakcijo teže in trkajoča predmeti CPU tableta uporablja matematične enačbe. Kvantni procesorji dal ta pristop na glavo. Ti "vrgel" nekaj ptic, in gledati, kaj se dogaja. Na mikročip pisno nalogo: da je ptica, vržejo, kaj je optimalna usmeritev? Potem preveri vse možne rešitve, ali pa vsaj zelo velik kombinacijo obeh, in odgovor je podan. V kvantni računalnik je težave mogoče rešiti , ne matematik, namesto zakonov fizike dela.

Kako deluje?

Osnovni gradniki našega sveta - kvantni-mehanski. Če pogledaš na molekule, razlog, zaradi katerega so oblikovane in ostala stabilna - interakcija elektronskih orbital. Vse kvantno-mehanski izračuni so navedene v vsaki od njih. Njihovo število narašča eksponentno povečalo število simuliranih elektronov. Na primer, 50 elektroni obstajajo v dveh možnosti 50 stopinj. To neverjetno veliko, tako da ne more izračunati danes. Povezava teorija informacije fizike lahko pokaže pot k reševanju teh problemov. 50 kubitovnomu računalnik lahko to storite.

Zarja nove dobe

Po Landon Downs, predsednik in soustanovitelj 1QBit, kvantni procesor - je mogoče uporabiti procesno moč subatomski svet, je ključnega pomena za pridobitev novih materialov ali ustvarjanje novih zdravil. Je premik od paradigme odkritja v novo obdobje oblikovanja. Na primer, lahko kvantni računalnik se uporablja za modeliranje katalizatorji, ki omogočajo, da citat ogljik in dušik iz ozračja in s tem pomagali zaustaviti globalno segrevanje.

Na čelu napredka

skupnost razvijalcev te tehnologije je zelo navdušena in zaseden dejavnost. Ekipe po vsem svetu v novoustanovljenih podjetij, korporacij, univerz in državnih laboratorijih gradijo dirkalni avto, ki uporabljajo različne pristope kvantne obdelave podatkov. Ustvaril kubit superprevodne qubiti in čipi o ujetih ionov, ki sodelujejo raziskovalci iz University of Maryland in Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo. Microsoft razvija topološki pristop se imenuje postaja Q, katerega namen je, da se uporabljajo brez Abelova anion, katerega obstoj ni bilo prepričljivo dokazano.

Leto verjetno preboj

In to je šele začetek. Ob koncu maja 2017 je število procesorjev kvantne tipa so nedvomno počne nekaj hitreje ali bolje kot klasični računalnik, je nič. Ta dogodek bo postavil "kvantne premoč", vendar do sedaj še ni zgodilo. Čeprav je verjetno, da bi se to zgodilo že letos. Večina notranjih dejal, da je Google jasen favorit skupine, ki jo je profesor za fiziko na Univerzi v Kaliforniji v Santa Barbari, John Martin vodil. Njegov namen - da bi dosegli boljše računalništvo s pomočjo 49-kubit procesor. Do konca maja 2017 ekipa uspešno testirali čip z 22-kubit kot vmesni korak v smeri odprave klasične superračunalnik.

Kako se je vse začelo?

Ideja Kvantni za obdelavo informacij desetletja. Eden od ključnih dogodkov je prišlo leta 1981, ko je IBM in MIT skupaj organizirali konferenco o računalniške fizike. Slavni fizik Richard Feynman predlagajo gradnjo kvantni računalnik. Po njegovem mnenju, za simulacijo je treba izkoristiti sredstva iz kvantne mehanike. In to je velik izziv, saj ne izgleda tako enostavno. V kvantni procesor je princip delovanja, ki temelji na številnih nenavadnih lastnosti atomov - superpozicije in zaplete. Delec lahko v dveh državah hkrati. Vendar pa se pri merjenju bo le eden izmed njih. In to je nemogoče napovedati, v katerem, razen z vidika teorije verjetnosti. Ta učinek je osnova misel poskusa schrödingerjeva mačka, ki je v polju hkrati mrtev in živ tako dolgo, kot je opazovalec ne skrivaj peep. Nič ne deluje v vsakdanjem življenju na ta način. Vendar pa je približno 1 milijon eksperimentov, izvedenih od začetka dvajsetega stoletja, kažejo, da je sestava ne obstaja. In naslednji korak je ugotoviti, kako uporabljati ta koncept.

Quantum procesor: opis delovnega mesta

Klasične bitov ima lahko vrednost 0 ali 1, je mogoče pomnožiti številk, pripravi slike in tako naprej. N. kubit je lahko tudi 0, če so zamudili črto skozi "logičnih vrat" (d. IN, ALI, ne itd), 1 ali oboje. Če, recimo, 2 kubit zaplete, jih naredi popolnoma korelacija. tip kvantni procesor lahko uporabite logičnih vrat. T. N. Hadamard vrata, na primer postavlja kubit v stanju superpozicije popolna. Če superpozicijo in zapletanje v kombinaciji s spretno postavljenimi kvantnih vrat, ki se začnejo pojavljati potencial sub-atomski izračune. 2 omogočajo študijo kubit 4 držav: 00, 01, 10 in 11. Načelo delovanja procesorja kvantne tak, da izvajanje logičnih operacij omogoča delo z vsemi položaji naenkrat. In število razpoložljivih držav je 2 do moči števila qubiti. Torej, če bi 50-kubit univerzalni kvantni računalnik, je teoretično možno, da hkrati preuči vse 1.125 trilijonov kombinacije.

Kudity

Quantum procesor v Rusiji videti nekoliko drugače. Znanstveniki iz MIPT in ruski kvantne centra ustvarili "kudity", ki predstavlja več "navideznih" qubiti z različnimi ravnmi "energije".

amplitude

tip kvantni procesor ima to prednost, da je kvantna mehanika, ki temelji na amplitud. Verjetnost amplitude so podobni, vendar so lahko tudi negativni, in kompleksna števila. Torej, če želite izračunati verjetnost dogodka, lahko dodate vse vrste amplitude njihovih razvojnih možnosti. Ideja kvantnega računalništva je, da bi poskušali nastavitev vzorec motenj , tako da so nekateri od načinov za napačne odgovore imela pozitiven amplitudo, in nekateri - negativen, tako da bi se medsebojno. Pot vodi do pravilnega odgovora, bi morali amplitude, ki so v fazi s seboj. Trik je, da morate organizirati vse, ne da bi vedel vnaprej, kaj je odgovor pravilen. Torej eksponentno kvantna stanja v kombinaciji z možnostjo motenj med pozitivnimi in negativnimi amplitudami je prednost te vrste računanja.

Kratka algoritem

Obstaja veliko nalog, da računalnik ne more rešiti. Tako kot je šifriranje. Težava je v tem, da to ni tako enostavno najti prafaktorje za 200-mestno številko. Tudi če prenosnik deluje z odlično programsko opremo, boste morda morali čakati na let, da bi našli odgovor. Zato je še en mejnik v kvantnega računalništva postal algoritem objavljena leta 1994 Peter Shore, je zdaj profesor matematike na MIT. Njegova metoda je najti dejavnike velikega števila s pomočjo kvantni računalnik, ki je še ni bilo. Dejstvo je, algoritem izvaja operacijo, ki označuje območje s pravilnim odgovorom. Naslednje leto, Shore odkril metodo kvantnega odpravo napak. Nato so mnogi spoznali, da je to - alternativna metoda za izračun, ki lahko v nekaterih primerih bolj močna. Nato je sledil val zanimanja od fizikov za ustvarjanje qubiti in logičnih vrat med njimi. In zdaj, dve desetletji kasneje, človeštvo je na robu ustvarjanja polnopravni kvantni računalnik.