688 Shares 3036 views

Quantum Procesor: opis, zasada działania

Quantum Computing, przynajmniej w teorii, aby wspomnieć o kilku dekad. Nowoczesne typy maszyn, które wykorzystują mechanikę nieklasyczne do obsługi potencjalnie niezliczone ilości danych, stały się wielkim przełomem. Według twórców, ich realizacja była chyba najbardziej zaawansowana technologia, jakie kiedykolwiek stworzono. procesory kwantowe działają na poziomie materii, z których ludzkość znanych zaledwie 100 lat temu. Potencjał takich obliczeń jest ogromna. Korzystanie dziwaczne właściwości kwantowe przyspieszy obliczenia, tak wiele zadań, które są obecnie komputery klasyczne nie może sobie pozwolić zostać rozwiązane. I to nie tylko w dziedzinie chemii i inżynierii materiałowej. Wall Street jest także wykazuje zainteresowanie.

Inwestowanie w przyszłość

CME Group zainwestował w firmę Vancouver 1QB Information Technologies Inc., rozwija oprogramowanie dla procesorów typu kwantowej. Według inwestorów, obliczenia te mogą mieć największy wpływ na przemysł, który pracuje z dużymi ilościami danych wrażliwych do czasu. Przykładem takich klientów są instytucje finansowe. Goldman Sachs zainwestował w D-Wave Systems, a firma In-Q-Tel finansowane przez CIA. Pierwszy produkuje maszyny, które sprawiają, co nazywa się „kwantowe wyżarzanie”, tj. E. postanawia problem niskiego poziomu optymalizacji przy użyciu procesora kwantowego. Intel jest zaangażowany również w inwestowaniu w tej technologii, choć uważa za realizację przyszłej działalności.

Dlaczego to zrobić?

Dlatego, że informatyka kwantowa jest tak ekscytujące, leży w ich idealnym połączeniu z uczenia maszynowego. Obecnie jest to główny wniosek o takich obliczeń. Częściowo jest to konsekwencją idei komputera kwantowego – za pomocą urządzenia fizycznego, aby szukać rozwiązań. Czasami pojęcie wyjaśnione na przykładzie z gry Angry Birds. Aby symulować oddziaływanie siły ciężkości, a tabletka kolidujące obiekty CPU wykorzystuje równań matematycznych. Kwantowe Procesory umieścić to podejście na głowie. Oni „rzucać” kilka ptaków i obserwować co się dzieje. Na mikroprocesorowej pisemne zadania: jest to ptak, co rzucają optymalna trajektoria? Następnie sprawdzane wszystkie możliwe rozwiązania, a przynajmniej bardzo duża ich kombinacją, a odpowiedź jest podana. W komputer kwantowy problemy są rozwiązywane nie matematyka, prawa pracy zamiast fizyki.

Jak to działa?

Podstawowym budulcem naszego świata – kwantowo-mechaniczne. Jeśli spojrzeć na cząsteczkach, powodem, dla którego są tworzone i pozostają stabilne – interakcja z orbitali elektronowych. Wszystkie obliczenia kwantowe-mechanicznych zawarte są w każdej z nich. Ich liczba rośnie wykładniczo zwiększyć liczbę symulowanych elektronów. Na przykład, 50 elektronów występować w dwóch wersjach 50 stopni. To fenomenalnie duża liczba, więc nie można obliczyć dzisiaj. Połączenie informacji teoria fizyki może wskazać drogę do rozwiązywania takich problemów. 50 kubitovnomu komputer może to zrobić.

Świt nowej ery

Według Landon Downs, prezes i współzałożyciel 1QBit, procesor kwantowy – możliwe jest użycie mocy przetwarzania subatomowych świata, ważne jest uzyskanie nowych materiałów lub tworzenie nowych leków. Jest to przejście od paradygmatu do odkrycia nowej ery wzornictwa. Na przykład, przetwarzanie kwantowe mogą być wykorzystywane do modelowania katalizatorów, które pozwalają, aby wyodrębnić węgiel i azot z powietrza, a tym samym pomaga zatrzymać globalne ocieplenie.

Na czele postępu

społeczność twórców tej technologii jest bardzo podekscytowany i zajęty aktywność. Zespoły z całego świata w start-upów, firm, uniwersytetów i laboratoriów rządowych budują samochodu wyścigowego, które wykorzystują różne podejścia do przetwarzania informacji kwantowej. Utworzony qubit qubity nadprzewodzące i żetonów na przechwyconych jonów, które zaangażowanych naukowców z University of Maryland oraz National Institute of Standards and Technology. Microsoft rozwija topologiczne podejście o nazwie Stacja P, którego celem jest zastosowanie zakaz Abelowych anionu, którego istnienie nie zostało jednoznacznie udowodnione.

Rok prawdopodobne przełom

A to dopiero początek. Pod koniec maja 2017 roku liczba procesorów kwantowy typu są wyjątkowo robi coś szybciej lub lepiej niż klasyczny komputer, wynosi zero. To wydarzenie będzie ustawić „wyższość kwantowej”, ale do tej pory nie stało. O ile jest prawdopodobne, że to może się zdarzyć już w tym roku. Większość wewnętrznych powiedział, że Google jest zdecydowanym faworytem grupy, kierowanej przez profesora fizyki Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara, John Martin. Jej celem – w celu osiągnięcia najwyższej computing za pomocą procesora 49-qubit. Do końca maja 2017 r zespół powodzeniem przetestowane procesor 22 qubitu jako etapu pośredniego w kierunku demontażu klasycznego superkomputera.

Jak to wszystko się zaczęło?

Pomysł wykorzystania mechaniki kwantowej do przetwarzania informacji przez dziesięciolecia. Jednym z najważniejszych wydarzeń miało miejsce w 1981 roku, gdy IBM i MIT wspólnie zorganizowały konferencję na temat fizyki obliczeniowej. Słynny fizyk Richard Feynman zaproponował zbudowanie komputera kwantowego. Według niego, dla symulacji należy skorzystać z pomocy mechaniki kwantowej. I jest to wielkie wyzwanie, ponieważ nie wygląda tak łatwo. W procesorze kwantowej zasada działania opiera się na szeregu dziwnych właściwościach atomów – superpozycji i splątania. Cząstka może znajdować się w dwóch stanach w tym samym czasie. Jednak, gdy pomiar będzie to tylko jeden z nich. I to jest niemożliwe do przewidzenia, w którym, oprócz punktu widzenia teorii prawdopodobieństwa. Efekt ten jest podstawą eksperymentu myślowego kot Schrödingera, który znajduje się w polu jednocześnie żywy i martwy tak długo, jak obserwator nie może wymknąć peep. Nic nie działa w codziennym życiu w ten sposób. Jednak około 1 miliona eksperymentów prowadzonych od początku XX wieku, pokazują, że kompozycja nie istnieje. A kolejnym krokiem jest dowiedzieć się, jak korzystać z tej koncepcji.

Quantum Procesor: opis stanowiska

Klasyczne bity mogą mieć wartość 0 lub 1, możliwe jest mnożyć liczby, rysować i tak dalej. N. qubit może być również 0, jeśli brakuje im linię poprzez „bramek logicznych” (zm. AND, OR, NOT, etc.), 1 albo obu. Jeśli, powiedzmy, 2 qubit splątane, to sprawia, że idealnie skorelowane. typ procesora może wykorzystywać kwantową bramek logicznych. T. N. Hadamard brama, na przykład, stawia qubit w stanie superpozycji doskonały. Jeśli superpozycji i splątania usytuowanych w połączeniu z inteligentnie bramy kwantowe, które zaczynają rozwijać się potencjał obliczeń subatomowymi. 2 pozwalają badaniu qubit 4 stanów: 00, 01, 10 i 11. Zasada działania procesora kwantowego taki, że wykonanie operacji logicznych umożliwia pracę ze wszystkimi pozycjami naraz. A liczba dostępnych stanów wynosi od 2 do potęgi liczby kubitów. Tak więc, jeśli się 50-qubit uniwersalny komputer kwantowy, teoretycznie możliwe jest zbadanie wszystkich 1125 biliardów kombinacje jednocześnie.

Kudity

Procesor kwantowy w Rosji zobaczyć trochę inaczej. Naukowcy z MIPT i rosyjskiego centrum kwantowej stworzył „kudity” reprezentujący kilka „wirtualnych” qubitów z różnymi poziomami „energia”.

amplituda

Typ procesora kwantowa ma tę zaletę, że mechanika kwantowa jest w oparciu o amplitudach. amplitud prawdopodobieństwa są podobne, ale mogą również być negatywne, a liczbami zespolonymi. Tak więc, jeśli chcesz obliczyć prawdopodobieństwo zdarzenia, można dodać wszystkie rodzaje amplitudy ich możliwości rozwojowych. Pomysł informatyki kwantowej jest próba instalacji wzór interferencyjny tak, że niektóre ze sposobów na błędnych odpowiedzi miało pozytywny amplitudę, a niektóre – negatywny, więc będą one znoszą się nawzajem. Droga prowadząca do poprawnej odpowiedzi musiałyby amplitudy, które są w fazie ze sobą. Sztuką jest to, że trzeba zorganizować wszystko, nie wiedząc z góry, co odpowiedź jest poprawna. Więc wykładnicze stany kwantowe w połączeniu z potencjałem interferencji pomiędzy dodatnimi i ujemnymi amplitud jest zaletą tego typu obliczeń.

algorytm faktoryzacji shora

Istnieje wiele zadań, że komputer jest w stanie rozwiązać. Takie jak szyfrowanie. Problem polega na tym, że nie jest tak łatwo znaleźć czynniki pierwsze liczby 200 cyfr. Nawet jeśli laptop jest uruchomiony z doskonałego oprogramowania, być może trzeba będzie poczekać do lata, aby znaleźć odpowiedź. Dlatego kolejnym krokiem milowym w informatyce kwantowej stała się algorytm opublikowany w 1994 roku przez Petera Shore, obecnie jest profesorem matematyki na MIT. Jego metoda jest znaleźć czynniki dużą liczbę za pomocą komputera kwantowego, który jeszcze nie istnieje. W rzeczywistości, algorytm wykonuje operację, która wskazać obszar z poprawną odpowiedzią. W następnym roku, Shore odkrył metodę kwantowej korekcji błędów. Następnie, wiele sobie sprawę, że to jest – alternatywna metoda obliczeń, co w niektórych przypadkach może być bardziej wydajny. Potem następuje wzrost zainteresowania ze strony fizyków do tworzenia qubitów i bramek logicznych między nimi. A teraz, dwadzieścia lat później, ludzkość znajduje się na krawędzi tworzenia pełnoprawny komputer kwantowy.