Ne kadar yakınız oluşturmak için kuantum bilgisayarı mı?

Yarış tüm hızıyla. Önde gelen şirket dünya oluşturmak için çalışıyoruz, ilk kuantum bilgisayar dayanan teknolojisi, uzun süredir umut verici bir bilim adamı geliştirmek için yardımcı harika yeni malzemeler, ideal bir veri şifrelemesi ve hassas tahmin, iklim değişikliğinin Arazi. Böyle bir makine kesinlikle görünür değil, daha önce daha bir on yıl, ama o durmuyor, IBM, Microsoft, Google, Intel ve diğer. Onlar kelimenin tam anlamıyla parça yayıldı kuantum bit veya qubits – verir bir çip. Ama yol kuantum bilgisayar içerir çok daha fazla manipülasyon ile субатомными parçacıkları.

Bir Qubit'e olabilir 0 ve 1 aynı anda, bu benzersiz квантовому fenomen süperpozisyon. Bu sayede кубитами geçirmek için çok sayıda hesaplama aynı anda, önemli ölçüde artan işlem hızı ve kapasitesi. Ama farklı türleri vardır qubits ve onlar tarafından oluşturulur aynı. Bu программируемом кремниевом kuantum çip, örneğin, bir değer bit (1 veya 0) belirlenir dönme yönü onun bir elektron. Ancak, qubits son derece kırılgan ve bazı ihtiyaç sıcaklığı 20 милликельвинов – 250 kat daha soğuk, derin uzaya bir – için, kalmak için kararlı.

Tabii ki, bir kuantum bilgisayar sadece işlemci. Bu sağlar, yeni nesil gerektirir yeni algoritmalar, yeni bir yazılım, bir bağlantı ve bir sürü henüz icat, teknoloji, yarar türetmek devasa bir işlem gücü. Ayrıca, sonuçları hesaplama ihtiyacınız olacak bir yerde saklayın.

«Eğer her şey değil, çok zor oldu, biz zaten yaptık» diyor Jim Clark, yönetmen квантовому kıyafet Intel Labs. CES fuarında bu yıl Intel tanıttı 49-кубитовый işlemci kod adlı Tangle Lake. Birkaç yıl önce şirket kurmuş, sanal ortamda test kuantum; kullandığı güçlü süper bilgisayar Stampede (Texas üniversitesi) simüle etmek için 42-кубитового işlemci. Ancak, aslında, anlamak, yazmak VE kuantum bilgisayarlar, gerek taklit yüzlerce hatta binlerce cubit, diyor Clarke.

Scientific American aldı Clark'ın bir röportaj, o rivayet hakkında farklı yaklaşımlar oluşturmak kuantum bilgisayar, neden bu kadar kırılgan ve neden bütün bu iş çok zaman alır. Size ilginç olacak.

Daha kuantum hesaplama farklıdır geleneksel?

Yaygın bir metafor kullanılan bir karşılaştırma için iki türlü hesaplama, — bu para. Geleneksel bilgisayar işlemci transistör ya da «kartal», ya da «tura». Ama sorarsanız, hangi tarafa bakıyor, para, zaman dönüyor, derseniz cevap olabilir her ikisi de. Çok rahatız kuantum hesaplama. Bunun yerine her zamanki bit temsil eden 0 veya 1, bir kuantum bit, aynı anda temsil eder ve 0 ve 1 kadar qubit artık dönmeye ve girecek bir devlet.

Durum Uzay – ya da yetenek sıralamak için çok sayıda olası kombinasyonları – bu durumda kuantum bilgisayar katlanarak. Düşünün elimde iki sikke ve ben подбрасываю onları havaya aynı anda. Onlar kadar döner, onlar dört olası durum. Eğer ben bırakayım üç madeni para havaya, onlar temsil edecek sekiz olası durumlar. Eğer ben bırakayım havaya elli sikke ve sorarım size kaç devletlerin temsil ettikleri, cevap olmayan bir sayı hesaplamak mümkün olacak, hatta en güçlü süper bilgisayar dünya. Üç yüz sikke – hala nispeten küçük bir sayı temsil edecek durumlardan daha fazlasını atomlar Evrende.

Neden qubits gibi kırılgan mı?

Gerçekte, para, ya da qubits, sonunda yavaş dönmesi ve коллапсируют belirli bir durum olsun ya da tura. Amacı, kuantum hesaplama amacı onları korumak rotasyon süperpozisyon sette durum uzun bir süre. Düşünün ben masanın üzerinde dönen para ve birisi iter masası. Para düşebilir daha hızlı. Gürültü, sıcaklık değişimi, elektrik dalgalanmaları veya titreşim – tüm bu çalışmasını engelleyebilir кубита ve yol kaybı verileri. Bir yolu stabilize qubits belirli türleri korumak, onları soğuk bir durumda. Bizim qubits çalışan bir buzdolabı büyüklüğünde bir varil 55 galon kullanın ve özel bir izotop helyum soğutma için yaklaşık sıcaklık mutlak sıfır.

Gibi farklı türleri cubit farklı?

Orada en az altı ya da yedi farklı türleri cubit, yaklaşık üç-dört tanesi aktif olarak kabul edilir kullanım için kuantum bilgisayarlar. Fark nasıl manipüle кубитами ve onları birbirleri ile iletişim kurmak için. İçin gereken iki кубита tebliğ arasında bir harcama için büyük «kıvrık» hesaplamalar ve farklı türleri cubit takıldı farklı. Açıklanan benimle tipi gerektiren bir acil durum soğutma denir сверхпроводящей sistemi içerir bizim işlemci Tangle Lake ve kuantum bilgisayarları inşa, Google, IBM ve diğer. Diğer yaklaşımlar kullanmak salınan ücretleri yakalanan iyonlar – yerinde düzenlenen bir vakum odasına lazer ışınları – rolü cubit. Intel geliştirir sistem tarafından yakalanan iyonlar, çünkü bunu yapmak için, derin bir bilgi, lazer ve optik, bize bunu yapamaz.

Ancak, öğreniyoruz üçüncü tip dediğimiz silikon solar hücreler spin-кубитами. Onlar tam olarak geleneksel silikon transistörler, ama diğerleri tek bir elektron.Spin-qubits kullanan mikrodalga darbeleri kontrol etmek için elektron spin ve serbest onun kuantum güç. Bu teknoloji, bugün daha olgun, daha teknoloji süperiletken cubit, ancak, muhtemelen daha iyi bir şans vardır ölçekli ve ticari olarak başarılı olmak.

ulaşım bu noktadan buradan?

İlk adım, bu kuantum çipleri. Aynı zaman geçirdik modelleme süper. Çalıştırmak için kuantum simülatörü Intel, gerek düzenin beş trilyon transistör modelleme için 42 cubit. Elde etmek için ticari ulaşmak için gereken yaklaşık bir milyon cubit veya daha fazla, ama, ile başlayan simülatörü gibi, bu, inşa, temel mimari, derleyiciler ve algoritmalar. Henüz elimizde değil, görünür fiziksel bir sistem yer alacak birkaç yüz bin cubit, anlaşılmaz, ne tür bir yazılımı biz onları çalıştırmak. İki yolu var, rampa boyutu böyle bir sistem: bir ekleme daha fazla cubit gerektiren, daha fazla fiziksel alan. Sorun eğer hedefimiz bilgisayarlar bir milyon cubit, matematik izin vermez, onları iyi bir ölçek. Başka bir yol – sıkmak iç boyutlu bir entegre devre, ama böyle bir yaklaşım gerektirir сверхпроводящей sistemi ve o-meli var olmak büyük. Spin-qubits bir milyon kez daha az, bu yüzden başka çözümler arıyoruz.

Ayrıca, biz kalitesini artırmak için cubit, bize test algoritmaları ve bizim sistemi kurmak. Kalitesi ile ilgilidir, hassas, hangi ile geçirilen bilgiler zamanla. Gerçi birçok yerinde böyle bir sistemin kalitesini artıracak, en büyük başarıları elde edilecektir geliştirme sayesinde, yeni malzemeler ve daha iyi doğruluk mikrodalga darbeleri ve başka bir kontrol elektroniği.

Son zamanlarda alt-komitesi, dijital ticaret ve tüketicinin korunması, AMERİKA birleşik devletleri bir duruşma düzenledi hakkında kuantum hesaplamaları. Ne milletvekilleri bilmek istiyorum bu teknoloji hakkında?

Birkaç duruşma ile ilgili farklı komiteler. Eğer almak kuantum hesaplama, diyebiliriz ki, bu bilgisayar teknolojisinin önümüzdeki 100 yıl. ABD ve diğer hükümetler doğal olarak ilgilenmeye onların yeteneği. Avrupa birliği bir planı var bir sürü milyar dolarlık finansman kuantum araştırma Avrupa genelinde. Çin geçen sonbaharda duyurdu bir araştırma üssü 10 milyar dolar ilgilenecek kuantum информатикой. Demek istediğim: biz ne yapabiliriz ülke olarak ulusal düzeyde? Ulusal strateji, kuantum hesaplama olmalıdır yönetilen üniversite, devlet ve sanayi ile birlikte çalışan üzerinde farklı yönleri teknolojisi. Standartlar kesinlikle gerekli açısından iletişim veya yazılım mimarisi. İş gücü de temsil sorunu. Şimdi, eğer ben açmak iş uzman bir kuantum bilgisayar, üçte iki başvuranların büyük olasılıkla olacak ABD.

nasıl bir etkisi olabilir kuantum hesaplama geliştirmek için yapay zeka?

Genellikle ilk önerilen kuantum algoritmaları ayrılacaktır güvenlik (örneğin şifreleme) ya da kimya ve modelleme malzemeleri. Bu sorunlar temelde çözülemeyen için geleneksel bilgisayarlar için. Ancak bir kitle var, start-up ve bir grup bilim adamı, üzerinde çalışan makine öğrenme ve AI uygulanması ile kuantum bilgisayarların, hatta teorik. Verilen bir zaman dilimi geliştirmek için gereken AI, ben bekliyordum çıkması geleneksel cips, özel olarak optimize edilmiş altında algoritmaları AI, hangi, sırayla, ödünç gelişimine etkisi kuantum çipleri. Herhangi bir durumda AI kesinlikle alacak itme nedeniyle, kuantum hesaplama.

ne Zaman göreceğiz, bu çalışma kuantum bilgisayarları gerçek sorunları çözmek için?

İlk transistör 1947 yılında kurulmuş. İlk entegre devre – 1958 yılında. İlk mikroişlemci Intel – bir alacak yaklaşık 2500 transistör – gitti sadece ışık 1971 yılında. Her biri, bu kilometre taşları bölündü fazla on yıl. İnsanlar kuantum bilgisayarlar işte zaten köşeyi, ama tarih gösteriyor ki herhangi bir başarı zaman gerektirir. Eğer 10 yıl sonra var olacak bir kuantum bilgisayar üzerinde birkaç bin cubit, kesinlikle dünyayı değiştirecek kadar nasıl değişti ilk mikroişlemci.