Komputery kwantowe. Dlaczego ich jeszcze nie ma, choć są one już są?

Data:

2019-03-09 22:20:10

Przegląd:

1045

Ranking:

1Kochać 0Niechęć

Udział:

Komputery kwantowe. Dlaczego ich jeszcze nie ma, choć są one już są? Source:

Pięćdziesiąt lat temu smartfony były zupełnie magiczne komputerami. Dokładnie tak samo, jak klasyczne komputery zostały prawie są nie mają odpowiednika dla poprzednich pokoleń, dziś mamy do czynienia z narodzinami nowego typu obliczeń: coś tak mistycznego, że można go nazwać magicznym. To komputery kwantowe. Jeśli słowo "kwantowy" ci obce, nie jesteś sam. Ten bardzo zimny, mały, wrażliwy i bardzo dziwny świat może wydawać się wątpliwe systemem, w którym proponuje się, aby zbudować komercyjną obliczeniową samochód, ale to jest dokładnie to, nad czym pracują IBM , Rigetti Computing i inne firmy.

W styczniu na targach CES w ramach inicjatywy IBM Q wykazały System One (patrz wyżej): ослепительную, wdzięku i podobną do żyrandol maszynę, która stała się pierwszą zintegrowany uniwersalny system kwantowych obliczeń dla celów komercyjnych, z której mógł zagrać każdy.

O potencjale kwantowych komputerach słyszał chyba każdy: właściwości fizyki kwantowej odkrywają masywnie równoległe schematu obliczeń, które prawdopodobnie zapewnią ogromne skoki mocy obliczeniowej i опередят wszelkie tranzystorowe superkomputery, z którymi możemy się spotkać — dziś i jutro. Oni zrobią rewolucję w dziedzinie chemii, farmacji, nauk o materiałach i uczenia maszynowego.

Ale co dokładnie sprawia, że komputery kwantowe takie silne? Zastanówmy się.

Co to pozdrawiamy?

Na początek przypomnijmy sobie, jak działają komputery kwantowe.

Tajemnica ich umiejętności w tym, że oni manipulują кубитами. Wszystko, co przetwarza klasyczny komputer — tekst, obrazy, wideo i tak dalej — składa się z długich ciągów zer i jedynek, lub bitów. W swej istocie bit reprezentuje jeden stan z dwóch: on/off, albo podłączony jest obwód, albo nie. W nowoczesnych komputerach bit jest zwykle reprezentowana napięciem elektrycznym lub impulsem prądu.

Komputery Kwantowe, wręcz przeciwnie, polegają na pozdrawiamy. Jak i binarne bity, pozdrawiamy leżą u podstaw obliczeń, z jedną różnicą: pozdrawiamy, zazwyczaj są сверхпроводниками elektronów lub innych cząstek subatomowych. Nic dziwnego, że manipulacje кубитами stanowią złożoną naukowej i inżynieryjnej zadanie. IBM, na przykład, wykorzystuje kilka warstw nadprzewodzących obwodów, które znajdują się w kontrolowanym środowisku i stopniowo schładzane do temperatury, które są niższe niż głęboki kosmos — około zera absolutnego.

Ponieważ pozdrawiamy żyją w kwantowej rzeczywistości, mają niesamowite kwantowe właściwości.

Superpozycji, zaangażowanie i interferencja

Jeśli bit wyobrazić jak monety z orłem (0) lub reszką (1), pozdrawiamy zostaną przedstawione obrotowy monetą: w pewnym sensie, są one jednocześnie i orły, i решки, przy czym każdy stan ma pewne prawdopodobieństwo. Naukowcy korzystają z nasycenia impulsy mikrofalowe, aby umieszczać pozdrawiamy w superpozycji; tak samo inne częstotliwości i czasu trwania tych impulsów może włączyć kubit tak, aby znajdował się on w nieco innym stanie (ale wciąż w superpozycji).

Z powodu superpozycji pojedynczy kubit może być znacznie więcej informacji, niż binarny bit. Częściowo wynika to z tego, że po początkowym wprowadzeniu pozdrawiamy mogą przebierać metodą brute-force ogromna liczba możliwych wyników jednocześnie. Ostateczna odpowiedź pojawia się dopiero wtedy, gdy naukowcy mierzą pozdrawiamy — tak samo, wykorzystując sygnały mikrofalowe — co sprawia, że ich "коллапсировать" w dwójkowo stan. Często naukowcy muszą rozliczanie się kilka razy, aby sprawdzić odpowiedź.

Zamieszanie — jeszcze bardziej niesamowita rzecz. Zastosowanie kuchenki impulsów na kilka kolekcjonerzy może zmylić ich tak, że oni zawsze będą istnieć w jednym kwantowej stanie. Pozwala to naukowcom manipulować pary splątanych kolekcjonerzy, po prostu zmieniając stan jednego z nich, nawet jeśli są one fizycznie oddzielone dużym dystansem, stąd i "straszny działanie na odległość". Ze względu na przewidywalne natury zaangażowanie, dodawanie kolekcjonerzy wykładniczo zwiększa moc obliczeniową komputera kwantowego.

Interferencja — ostatnia z właściwości, które implementują algorytmy kwantowe. Wyobraź sobie катящиеся fali: czasami prowadzą do siebie (działają konstruktywnie), czasem tłumione (destrukcyjnie). Wykorzystanie interferencji pozwala naukowcom kontrolować stanu, wzmacniając rodzaj sygnałów prowadzących do prawidłowej odpowiedzi, a usuwając te, które wydają się nieprawidłowe odpowiedzi.

Jak programuje komputery kwantowe?

Głównym celem jest, aby zakodować części zadania złożone stan kwantowy, za pomocą pozdrawiamy, a następnie manipulować tym stanem, aby doprowadzić go do pewnego rozwiązania, które będzie można zmierzyć po upadku суперпозиций w deterministyczne sekwencji zer (0) i jednostek (1).

Jasne? Przeczytajcie jeszcze raz.

Brzmi skomplikowanie, ale ponieważ wszystkie terminy już zajęte, można zrozumieć.

Podobnie Jak w przypadku klasycznym programowaniem, naukowcy opracowują języki asemblera niskiego poziomu, które maszyna rozumie to lepiej, aby przejść od nich do języków wysokiego poziomu i graficznych interfejsów, bardziej odpowiednie dla ludzkiego umysłu. IBM Qiskit, na przykład, pozwala экспериментаторам tworzyć zadania i przeciągać elementy logiczne.

Demon декогеренции

Dlaczego komputery kwantowe nie są sprzedawane na każdym rogu? W pewnym sensie, naukowcy starają się budowaćdoskonałe maszyny z niedoskonałych części. Komputery kwantowe są bardzo wrażliwe na возмущениям, hałasu i innych czynników środowiska, które sprawiają, że ich stan kwantowy wahać się i znikać. Efekt ten nazywa się декогеренцией.

Dla niektórych ekspertów kwantowej decoherence został — to jest problem, сдерживающая kwantowe obliczenia. Nawet przy wszystkich соблюденных środki hałas może przenikać do obliczenia. Naukowcy mogą przechowywać informacji kwantowej, dopóki nie straci swoją integralność pod wpływem декогеренции, co ogranicza liczbę obliczeń, które można produkować z rzędu.

Delikatna natura kwantowych obliczeń jest również przyczyną tego, że ślepe dodawanie kolekcjonerzy w system nie zrobi jej mocniejszy. Odporność dokładnie bada w dziedzinie obliczeń kwantowych: zgodnie z logiką, dodawanie kolekcjonerzy może zrekompensować pewne problemy, ale w celu stworzenia jednego, zaufanego кубита do przenoszenia danych потребутся miliony korygujących błędy kolekcjonerzy. A mamy ich dziś nie więcej niż 128. Być może pomogą inteligentne algorytmy, które powstają również.

Symulacja kwantowej za pomocą komputerów kwantowych

Ponieważ duże dane teraz gorący temat, można się spodziewać, że komputery kwantowe będą lepiej przetwarzać duże zbiory danych, niż klasyczne. Ale to nie tak.

Zamiast tego, komputery kwantowe będą szczególnie dobre w modelowaniu natury. Na przykład, kwantowe obliczenia można byłoby wykorzystać do bardziej efektywnego budowania cząsteczek leków, ponieważ są one w większości pracują na tej samej podstawie, co i molekuły, które starają się symulować. Obliczenie kwantowego stanu cząsteczki — niezwykle trudne zadanie, które prawie непосильна naszych komputerów, ale kwantowe komputery poradzą sobie z niej z hukiem.

Dokładnie tak samo kwantowe obliczenia mogą obrócić obszar nauki o materiałach lub transmisji informacji. Dzięki zaangażowaniu, pozdrawiamy, fizyczne oddzielone dużym dystansem, mogą utworzyć kanał do przesyłania informacji, który z naukowego punktu widzenia będzie bezpieczniej na naszych istniejących kanałów. Kwantowy internet jest całkiem możliwa.

Ale najciekawsze jest to, że: - nie wiemy nawet, różnych zaskakujących pytań, które mogą spróbować rozwiązać komputery kwantowe. Po prostu mając komercyjny komputer kwantowy i pozwalając ludziom z nim pracować, możemy nakreślić nowe, ciekawe obszary, które są odpowiednie dla tej wspaniałej nowej technologii.

A jakie zadania próbowali rozwiązać na komputerze kwantowym? Powiedz .

Bardziej:

Czy możliwe jest cyfrowa nieśmiertelność i czy trzeba ja

Czy możliwe jest cyfrowa nieśmiertelność i czy trzeba ja

czy kiedyś człowiek stać się nieśmiertelnym dzięki technologii cyfrowych. Ja w to nie wierzę. A ty? W 2016 roku młodsza córka Chan Ji-sung Найон zmarła na choroby związane z krwią. Ale w lutym matka wraz z córką w wirtualnej rzeczywistości. Eksperci ...

Dlaczego jest szkodliwe długo siedzieć przy komputerze i jak to naprawić

Dlaczego jest szkodliwe długo siedzieć przy komputerze i jak to naprawić

Jestem tu od niedawna przeprowadziłem małą ankietę wśród znajomych i przyjaciół o tym, jak oceniają swoją skuteczność podczas zdalnej pracy. Prawie wszyscy, których znam — teraz pracują z domu przed komputerem i telefonem. Przy czym, jak się ok...

Параметрическая architektura: czy sztuczna inteligencja projektować miasta?

Параметрическая architektura: czy sztuczna inteligencja projektować miasta?

Kiedy myślisz o przyszłości, jakie obrazy stają masz przed oczami? Jako miłośnik ретрофутуризма – gatunku, u podłoża którego leżą widoku ludzi z przeszłości o przyszłości, ja zawsze wyobrażałam sobie miasta przyszłości застроенными budynków, jak na o...

Uwaga (0)

Ten artykuł nie ma komentarzy, bądź pierwszy!

Dodaj komentarz

Nowości

IBM wymyślił

IBM wymyślił "prawo Moore 'a" dla komputerów kwantowych

Firma IBM zaproponowała użyć miarę "kwantowego objętości", który powinien być podwojone każdego roku — i ona będzie równoznaczne z prawem Moore ' a, który jest stosowana w tradycyjnych komputerowych obliczeń. Zgodnie z prawem Moor...

Najszybszy superkomputer na świecie pobił rekord sztucznej inteligencji

Najszybszy superkomputer na świecie pobił rekord sztucznej inteligencji

Na zachodnim wybrzeżu Ameryki najbardziej wartościowe firmy na świecie starają się, aby sztuczna inteligencja mądrzejszy. Google i Facebook przechwala się eksperymentami z użyciem miliardów zdjęć i tysięcy wydajnych procesorów. Al...

Fizyki obliczyli czas stanu superpozycji графеновых kolekcjonerzy

Fizyki obliczyli czas stanu superpozycji графеновых kolekcjonerzy

Możliwość praktycznego wykorzystania komputerów kwantowych stała się jeszcze o jeden krok bliżej dzięki графену. Specjaliści z Massachusetts institute of technology i ich koledzy z innych instytucji naukowych w stanie przeprowadzi...

W MIT wykorzystali biologiczny wirusa, aby przyspieszyć pracę komputera

W MIT wykorzystali biologiczny wirusa, aby przyspieszyć pracę komputera

Zawsze, gdy komputer (tak jak i każde inne urządzenie elektroniczne) przetwarza dane, istnieje niewielkie opóźnienie przy, że tak powiem, przenoszenia informacji z jednego urządzenia do drugiego" (np. z pamięci ram w fizyczną). Mo...

Nowe cząstki otworzą drogę do stworzenia fotonicznych komputerów

Nowe cząstki otworzą drogę do stworzenia fotonicznych komputerów

Wszystkie nowoczesne urządzenia elektroniczne wykorzystują do przesyłania informacji elektrony. Teraz ciężko idzie rozwój komputerów kwantowych, które wielu uważa przyszłego wymianą tradycyjnych urządzeń. Jednak jest jeszcze jeden...

Nowa komputerowa architektura typu mózgu może poprawić metody przetwarzania danych

Nowa komputerowa architektura typu mózgu może poprawić metody przetwarzania danych

Naukowcy z IBM opracowuje nową architekturę komputerową, która będzie lepiej dostosowana do obsługi rosnącej ilości danych, pochodzących z algorytmów sztucznej inteligencji. Inspirację czerpią z ludzkiego mózgu, a ich pracy jest j...

Firma D-Wave rozpoczęła otwartą i bezpłatną platformę do obliczeń kwantowych

Firma D-Wave rozpoczęła otwartą i bezpłatną platformę do obliczeń kwantowych

W szerokim rozpowszechnianiu komputery kwantowe muszą przeprowadzić prawdziwą rewolucję w dziedzinie informatyki, zapewniając nie tylko wzrost mocy, ale i poprawę parametrów cyberbezpieczeństwa. Już teraz istnieją komputery kwant...

Wycieczka do muzeum komputerów, które zmieniły świat

Wycieczka do muzeum komputerów, które zmieniły świat

Z jakiegoś powodu, stare komputery nie stały się klasykami. Mało kto zawiera ich z taką samą troską, jak zawierają antyczne meble i samochody. Prawdopodobnie przyczyna tkwi w tym, że oni nie nadają się do wykorzystania w dzisiejsz...

W procesorach Intel znaleziono jeszcze 3 luki w zabezpieczeniach. Pozwalają one kraść dane

W procesorach Intel znaleziono jeszcze 3 luki w zabezpieczeniach. Pozwalają one kraść dane

Dzisiaj firma Intel poinformowała o trzech nowych luk w zabezpieczeniach ich procesorów. Według amerykańskiej firmy, luki te mogą być wykorzystywane przez cyberprzestępców w celu uzyskania dostępu do niektórych danych, przechowywa...

9 generacja procesorów Intel z 8 rdzeniami zostanie przedstawiony do 1 października

9 generacja procesorów Intel z 8 rdzeniami zostanie przedstawiony do 1 października

Pojawiły się plotki, że firma Intel wprowadziła 9 generacja procesorów w październiku. Mimo 10-нанометровые chipy Cannon Lake firmy zostały przełożone do 2019 roku, aktualizacja tego roku będzie oparta na poprawie istniejącego 14-...

Historia pierwszego komputera Macintosh, który stoi w siedzibie Microsoft

Historia pierwszego komputera Macintosh, który stoi w siedzibie Microsoft

Nie tak dawno temu możemy historię pierwszych wizytówek Billa Gatesa i Paula Allena, które są przechowywane w sali wystawowej w siedzibie Microsoft dostępnym do zwiedzania. W tej samej sali jest jeszcze coś godnego uwagi – orygina...

Historia pierwszych wizytówek Billa Gatesa i Paula Allena

Historia pierwszych wizytówek Billa Gatesa i Paula Allena

Wszystko z czego to się zaczęło. Firma Microsoft rozpoczęła się od dwóch przyjaciół, którzy postanowili napisać oprogramowanie do mikrokomputera. Założyli firmę i zrobili sobie wizytówki. Dziś te wizytówki są przechowywane w siedz...

Użytkownicy komputerów zaczęli grozić publikacją osobistego wideo i historii przeglądarki

Użytkownicy komputerów zaczęli grozić publikacją osobistego wideo i historii przeglądarki

Użytkownicy komputerów na całym świecie zaczęli otrzymywać e-maile od oszustów, którzy wymuszają pieniądze. W zależności od tego, do kogo został wysłany list, jego treść może się zmieniać. Jednak kolegom z Business Insider udało s...

7 laptopów dla tych, którzy chcą kupić najlepszy

7 laptopów dla tych, którzy chcą kupić najlepszy

Jeśli chcesz kupić najbardziej wydajny notebook dzisiaj, trzeba spojrzeć na modele z bonus wzorów i materiałów, wyświetlaczem o wysokiej rozdzielczości, procesor i 16 gb pamięci ram. W takim razie, masz wybór nie jest zbyt duży. O...

Haker ukradł pliki armii USA, ale nie mógł sprzedać je nawet za 150 dolarów

Haker ukradł pliki armii USA, ale nie mógł sprzedać je nawet za 150 dolarów

Haker domyślił się wykorzystać lukę w zabezpieczeniach routerów w celu uzyskania dostępu do plików armii USA. Uzyskane dane próbował sprzedać na forum w даркнете, ale i tak nie mogłem znaleźć zainteresowanego nabywcy, nawet obniża...

Tajny

Tajny "przewodnik" Surface od microsoftu będzie ze składanymi ekranem

Firma Microsoft pracuje nad nowym tajemniczym urządzeniem z serii Surface już co najmniej kilka lat. Urządzenie o nazwie kodowej "Andromeda" wielokrotnie мелькало w patentach, raportach, linkach w systemie operacyjnym, i powinno z...

Najmniejszy komputer na świecie stał się jeszcze mniej

Najmniejszy komputer na świecie stał się jeszcze mniej

Gdy IBM powiedział w marcu, że stworzył najmniejszy komputer na świecie, naukowcy z Uniwersytetu w Michigan z niezadowoleniem podniósł brwi, bo do IBM to prymat należał do nich. Teraz najmniejszy komputer na świecie ma мичиганской...

W Intel stworzyli najmniejszy na świecie układ kwantowy

W Intel stworzyli najmniejszy na świecie układ kwantowy

Już praktycznie nie pozostaje wątpliwości, że w przyszłości komputery kwantowe jeśli nie zastąpią znane nam obliczeniowe maszyny, to na pewno mocno je потеснят. Postępy w tej dziedzinie sprawiają, że już wiele firm i niedawno Inte...

W USA jest najbardziej potężny superkomputer na świecie

W USA jest najbardziej potężny superkomputer na świecie

Departament energii USA wprowadziła świecie najpotężniejszy superkomputer, отобравший to tytuł u chińskiego Sunway TaihuLight. Szczytowa wydajność amerykańskiego superkomputera Summit osiąga 200 петафлопсов (200 biliardów obliczeń...

HAL 9000 nigdy nie pojawi się: emocje nie programuje

HAL 9000 nigdy nie pojawi się: emocje nie programuje

HAL 9000 — jeden z najbardziej znanych киношных sztucznych istot inteligentnych. To doskonała forma inteligentnego komputera zawiódł na drodze do Jowisza w gród oznaczenie filmie Stanleya Kubricka "2001: Odyseja Kosmiczna", który ...