Les ordinateurs quantiques. Pourquoi pas encore, mais ils le sont déjà?

Il y a Cinquante ans les smartphones sembleraient tout à fait magiques ordinateurs. Exactement le même que le classique ordinateurs étaient presque inimaginables pour les générations précédentes, nous sommes maintenant confrontés à la naissance d'un tout nouveau type de calcul: quelque chose de si mystérieux, que l'on peut l'appeler la magie. C'est les ordinateurs quantiques. Si le mot «quantique» vous est inconnu, vous n'êtes pas seul. Ce très froid, petit, sensible et très étrange monde peut sembler douteuse du système, à laquelle il est proposé de construire un commercial informatique de la machine, mais c'est exactement ce sur quoi travaillent IBM , Rigetti Computing et d'autres de la société.

En janvier au CES dans le cadre de l'initiative d'IBM Q ont montré System One (voir ci-dessus): fulgurante, élégante et similaire à un lustre de la machine, ce qui est devenu le premier universelle intégrée d'un système informatique quantique pour un usage commercial, avec lequel puisse jouer tout le monde.

Sur le potentiel des ordinateurs quantiques entendu, sans doute, tous: les propriétés de la physique quantique ouvrent massivement parallèles schéma de calcul, qui, probablement, s'assureront de grands bonds en avant la puissance de calcul et les autres tout transistor supercalculateurs, auxquels nous pouvons être confrontés, aujourd'hui et demain. Ils produiront une révolution dans le domaine de la chimie, de la pharmacie, des sciences des matériaux et de l'apprentissage automatique.

Mais qu'est-ce qui rend les ordinateurs quantiques ces puissants? Laissez-nous comprendre.

qu'est-ce Que кубиты?

Pour commencer, rappelez-vous comment fonctionnent les ordinateurs quantiques.

Le Secret de leur compétence, c'est qu'ils manipulent кубитами. Tout ce qui traite classique de l'ordinateur du texte, des images, des vidéos et ainsi de suite — est composé de longues lignes de uns et de zéros ou de bits. Par son essence, le bit représente un état unique de deux: on/off, ou est connecté le circuit électrique, ou ne l'est pas. Les ordinateurs actuels bits est généralement représenté par la tension électrique ou une impulsion de courant.

Les ordinateurs Quantiques, au contraire, s'appuient sur кубиты. Comme binaire de bits, кубиты sont à la base de l'informatique, avec une grande différence: кубиты généralement, les supraconducteurs sont des électrons ou autres particules subatomiques. Il n'est pas surprenant que la manipulation кубитами forment un ensemble complexe scientifique et technique de la tâche. IBM, par exemple, utilise plusieurs couches supraconductrices des circuits qui se trouvent dans un environnement contrôlé et peu à peu refroidis à une température qui est inférieure à la profondeur de l'espace près du zéro absolu.

Car кубиты vivent dans la réalité quantique, ils ont des étonnantes propriétés quantiques.

la Superposition, la confusion et l'interférence

Si le bit de la présenter comme une pièce de monnaie avec l'aigle (0) ou face (1), кубиты seront présentés rotation de la pièce: dans un sens, ils sont à la fois et les aigles, et de face, et en outre, chaque état a une certaine probabilité. Les scientifiques utilisent systématiquement des micro-ondes à impulsions pour mettre кубиты en superposition, de même que d'autres de la fréquence et de la durée de ces impulsions peut tourner à un qubit pour qu'il se trouvait dans un autre état (mais toujours en superposition).

En raison de la superposition privée qubit peut représenter beaucoup plus d'informations qu'un bit binaire. Cela est en partie dû au fait que lors de la saisie initiale кубиты peuvent deviner la méthode de force brute énorme nombre de résultats possibles à la fois. La réponse finale apparaît seulement lorsque les scientifiques mesurent кубиты — même, en utilisant des signaux micro-ondes — qui les fait «коллапсировать» dans le binaire de l'état. Souvent, les scientifiques doivent procéder à des calculs plusieurs fois pour vérifier la réponse.

La Confusion — est encore plus spectaculaire de la chose. L'application des impulsions de micro-ondes sur une paire de qubits peut les confondre, de sorte qu'ils existeront toujours dans le même état quantique. Ceci permet à des scientifiques de manipuler des paires de qubits intriqués, il suffit de changer l'état de l'un d'entre eux, même s'ils sont physiquement séparés par une grande distance, d'où une action à distance». En raison prévisible de la nature de la confusion, l'ajout de qubits augmente de façon exponentielle de la puissance de calcul d'un ordinateur quantique.

Interférence — dernière des propriétés qui implémentent des algorithmes quantiques. Imaginez roulant d'onde: parfois, ils adaptent les uns des autres (de manière constructive), parfois éteignent (de façon destructrice). L'utilisation de l'interférence permet aux scientifiques de contrôler l'état, en renforçant le type de signal d'entrée, menant à la bonne réponse, et abrogeant celles qui donnent de mauvaises réponses.

Comment sont les ordinateurs quantiques?

L'objectif Principal est de pour coder une partie de la tâche complexes d'état quantique, en utilisant кубиты, et puis de manipuler cet état, pour l'amener à une solution qui vous permettra de mesurer après l'effondrement des суперпозиций dans déterministes de la séquence de zéros (0) et des unités (1).

Il est Incompréhensible? Relisez encore une fois.

Semble compliqué, mais comme tous les termes, nous avons déjà démonté, on peut comprendre.

Comme dans le cas classique, la programmation, les scientifiques développent des langages assembleur de bas niveau, que la machine comprend mieux pour passer d'eux pour les langages de haut niveau et de l'interface graphique, plus approprié pour l'esprit humain. IBM Qiskit, par exemple, permet d'expérimentateurs de créer des tâches et de faire glisser des éléments logiques.

le Démon декогеренции

Pourquoi les ordinateurs quantiques ne sont pas encore vendus sur tous les coins? Dans un certain sens, les scientifiques tentent de construirede parfaites machines de imparfaites pièces. Les ordinateurs quantiques sont très sensibles aux perturbations, au bruit et à d'autres influences de l'environnement qui les font état quantique de vaciller et de s'estomper. Cet effet est appelé декогеренцией.

Pour certains experts декогеренция — c'est un problème сдерживающая l'informatique quantique. Même si tous les соблюденных les mesures de bruit peut s'infiltrer dans les calculs. Les scientifiques peuvent stocker quantique de l'information, jusqu'à ce qu'elle ne perdrait pas son intégrité sous l'influence de декогеренции, ce qui limite le nombre de calculs qui permettent de produire à la suite.

Délicat de la nature de calcul quantique est également à l'origine de ce que l'aveugle ajout de qubits dans le système n'est pas nécessairement le rendra plus puissant. La résilience étudiée dans le domaine de l'informatique quantique: de la logique, l'ajout de qubits peut compenser en partie le problème, mais pour en créer un seul, fiable кубита pour la migration des données потребутся des millions de correction des erreurs de qubits. Et nous les avons aujourd'hui pas plus de 128. Peut-être aider des algorithmes intelligents qui sont en cours d'élaboration.

Imitation quantique à l'aide d'un ordinateur quantique

Parce que le big data est maintenant un sujet d'actualité, on pourrait s'attendre à ce que les ordinateurs quantiques seront le mieux pour traiter de grands ensembles de données, que classique. Mais ce n'est pas le cas.

Au Lieu de cela, les ordinateurs quantiques seront particulièrement bon dans la modélisation de la nature. Par exemple, l'informatique quantique on pourrait utiliser pour mieux construire des molécules de médicaments, essentiellement parce qu'ils fonctionnent sur la même base que les molécules qu'ils essaient de modéliser. Le calcul quantique de l'état de la molécule — incroyablement difficile, qui est presque une tâche impossible à nos ordinateurs, mais les ordinateurs quantiques face à elle sur le canapé.

Exactement l'informatique quantique peuvent retourner dans la zone de la science des matériaux ou de la transmission de l'information. Grâce à la confusion, кубиты, physiques séparés par une grande distance, peuvent créer un canal pour la transmission de l'information, qui, avec un point de vue scientifique est plus sûr de nos canaux existants. Quantique de l'internet est tout à fait faisable.

Mais le plus intéressant, c'est que nous ne savons même pas toute la diversité étonnante des questions qui peuvent essayer de résoudre les ordinateurs quantiques. Il suffit d'avoir le commercial de l'ordinateur quantique et permettant aux gens de travailler avec lui, nous pourrions nous fixer de nouveaux domaines appropriés pour cette étonnante nouvelle technologie.

Quelles tâches ont essayé de se décider sur un ordinateur quantique vous? Dites-nous .