Kvantinė Procesorius: aprašymas, veikimo principas

Kvantinė kompiuterija, bent jau teoriškai, paminėti keletą dešimtmečių. Šiuolaikinės tipų mašinų, kurios naudoja ne klasikinės mechanikos tvarkymo potencialiai neapsakomas duomenų kiekius, tapo didelis laimėjimas. Pasak kūrėjų, jų įgyvendinimas galbūt buvo labiausiai tobulėjančių technologijų kada nors sukurta. Kvantinė procesoriai veikia lygiai materijos, iš kurių žmonija žinomų tik prieš 100 metų. Tokių skaičiavimų potencialas yra labai didelis. Naudojant keistas kvantinės savybės bus pagreitinti skaičiavimus, tad daug užduočių, kurios metu klasikinės kompiuteriai negali sau leisti būti išspręsta. Ir ne tik chemijos ir medžiagų mokslo srityje. "Wall Street taip pat domisi.

Investicijos į ateitį

CME Group "jau investavo į Vancouver įmonę 1QB Informacija Technologies Inc., kuria programinę įrangą Quantum tipo procesorių. Pasak investuotojų, šie skaičiavimai gali turėti didžiausią poveikį pramonei, kuri dirba su dideliu kiekiu jautrių duomenų laiko. Tokių klientų pavyzdys yra finansų įstaigos. "Goldman Sachs" investavo į D-Wave Systems, ir įmonė-Q-Tel finansavo CŽV. Pirmasis gamina mašinas, kad padaryti tai, kas vadinama "Quantum atkaitinimo", ty. E. nusprendžia žemo lygio optimizavimo problemą, naudojant kvantinės procesorius. "Intel" taip pat užsiima investuoti į šią technologiją, nors mano, kad ateityje verslo vykdymą.

Kodėl tai padaryti?

Priežasties, kad kvantinė kompiuterija yra taip įdomu, slypi jų puikus derinys su mašina mokymo. Šiuo metu ji yra pagrindinė paraiška dėl tokių skaičiavimų. Iš dalies tai yra pasekmė iš kvantinio kompiuterio idėja - naudojant fizinį įtaisą ieškoti sprendimų. Kartais ši sąvoka paaiškinta Žaidimo Angry Birds pavyzdyje. Imituoti gravitacijos sąveiką ir susidūrimo objektus procesoriaus tabletė naudoja matematines lygtis. Kvantinė Procesoriai įdėti šį metodą ant galvos. Jie "mesti" kelis paukščius, ir žiūrėti, kas atsitiks. Tuo mikroschemą parašyta užduotis: ji yra paukštis, jie mesti ką optimalus trajektorija? Tada patikrino visus galimus sprendimus, ar bent jau labai didelis kombinaciją, ir atsakymas yra duotas. Be dydţio kompiuterių problemos sprendžiamos ne matematikas, fizikos darbo įstatymus, o ne.

Kaip tai veikia?

Pagrindiniai statybiniai blokai mūsų pasaulyje - kvantinės mechanikos. Jei pažvelgti į molekulių, priežastis, dėl kurių jie yra formuojami ir lieka stabili - elektronų orbitalės sąveika. Visi kvantmechaninio skaičiavimai yra išdėstytos kiekvienoje iš jų. Jų skaičius auga eksponentiškai didinti imituoti elektronų skaičių. Pavyzdžiui, 50 elektronai egzistuoja dvi 50 laipsnių variantų. Tai fenomenaliai daug, todėl negali apskaičiuoti šiandien. Ryšio informacija teorija fizikoje gali nurodyti kelią sprendžiant tokias problemas. 50 kubitovnomu kompiuteris gali tai padaryti.

Aušros naujos eros

Pasak Landon Downs, prezidentas ir vienas iš įkūrėjų 1QBit, kvantinė procesorius - tai įmanoma naudoti apdorojimo galią Elementarioji pasaulyje, labai svarbu gauti naujų medžiagų ar naujų vaistų kūrimą. Yra perėjimas nuo atradimo paradigmos į naują erą dizainas. Pavyzdžiui, kvantinių gali būti naudojamas modeliuoti katalizatoriai, kurie leidžia išgauti anglies ir azoto iš atmosferos, ir tokiu būdu padėti sustabdyti pasaulinį atšilimą.

Tuo pažangos priešakyje

bendruomenė kūrėjams ši technologija yra labai susijaudinęs ir užimtas veikla. Komandos aplink besikuriančioms, korporacijų, universitetų ir vyriausybės laboratorijose pasaulyje statome bolidą, kuris naudoja skirtingus požiūrius į kvantinės informacijos apdorojimo. Sukurta kubitas superlaidūs kubitai ir ant skiedros nufotografuotų jonais, kuriame dalyvavo mokslininkai iš Merilendo universiteto ir Nacionalinio instituto standartų ir technologijos. "Microsoft" kuria topologiczna požiūris vadinamas stotis Q, kurio tikslas yra taikyti ne nuorodinis anijonų kurio egzistavimas nebuvo įtikinamai įrodyta.

Metais tikėtina proveržis

Ir tai tik pradžia. Pasibaigus 2017 gegužės pabaigoje Quantum tipo procesorių skaičius yra unikaliai kažką greičiau ar geriau nei klasikinės kompiuteris, yra lygus nuliui. Šis renginys bus nustatyti "kvantinę pranašumas", tačiau iki šiol tai neįvyko. Nors tikėtina, kad tai gali atsitikti jau šiais metais. Dauguma saviškių sakė, kad "Google" yra aiškus favoritas grupės, vadovaujamos fizikos profesorius, Kalifornijos universitete Santa Barbaroje, John Martin. Jos tikslas - pasiekti aukščiausios skaičiavimo su 49-kubitas procesorius pagalba. Iki gegužės pabaigos 2017 komanda sėkmingai išbandė 22-kubitas lustą kaip tarpinis žingsnis link klasikinio superkompiuteris išmontavimo.

Kaip viskas prasidėjo?

Galimybė naudotis kvantinės mechanikos informacijos apdorojimo dešimtmečius idėja. Vienas iš svarbiausių įvykių įvyko 1981 metais, kai IBM ir "MIT bendrai surengė konferenciją skaičiavimų fizika. Garsusis fizikas Richard Feynman pasiūlė sukurti kvantinį kompiuterį. Pasak jo, modeliavimo turėtų pasinaudoti kvantinės mechanikos priemonėmis. Ir tai didelis iššūkis, nes jis neatrodo taip paprasta. Quantum procesorius veikimo principas remiasi keistų savybių atomų skaičius - superpozicija ir susietumas. Dalelių gali būti dviejose narių tuo pačiu metu. Tačiau, matuojant ji bus tik vienas iš jų. Ir neįmanoma prognozuoti, kuriuo, išskyrus iš tikimybių teoriją perspektyvos. Šis poveikis yra minties eksperimentą Šredingerio katė, kuri yra dėžėje kartu miręs ir gyvas, kaip ilgai, kaip stebėtojas nepasirodo nukniaukti Žiūrėjimas pagrindas. Nieko veikia kasdieniame gyvenime šiuo būdu. Tačiau apie 1 mln atliktų nuo XX amžiaus pradžios eksperimentų rodo, kad egzistuoja sudėtis. Ir kitas žingsnis yra suprasti, kaip naudoti šią sąvoką.

Kvantinė Procesorius: Darbo aprašymas

Klasikiniai bitai gali turėti reikšmę 0 arba 1, tai yra įmanoma, dauginti numerius, piešti ir pan. N. kubitas taip pat gali būti 0, jeigu jie praleisti liniją per "loginių" (D. IR, OR, NOT ir tt), 1 arba abu. Jei, tarkim, 2 kubitas įsipainiojęs, tai daro juos puikiai koreliuoja. tipo kvantinės procesorius gali naudoti loginių elementų. T. N. Hadamarda vartai, pavyzdžiui, kelia kubitas į superpozicijos būseną tobula. Jei superpozicija ir Sapīšanās kartu su gudriai išdėstyti kvantinės vartai, kurie prasideda išsiskleisti iš anksto sub-atominis skaičiavimų potencialą. 2 leisti iš kubitas 4 narių tyrimą: 00, 01, 10 ir 11 veikimo principas Kvantinė procesorius tokio, kad vykdymas loginių operacijų, galima dirbti su visomis pozicijomis iškart. Ir turimų narių skaičius yra 2 į į kubitų skaičiaus galia. Taigi, jei jūs padarote 50-kubitas universalus kvantinį kompiuterį, jis teoriškai įmanoma išnagrinėti visas 1.125 Kwadrylion derinius vienu metu.

Kudity

Kvantinė procesorius Rusijoje pamatyti šiek tiek kitaip. Mokslininkai iš MIPT ir Rusijos kvantinės centro sukurta "kudity" atstovaujantis keletą "virtualius" kubitus su įvairiomis "energijos" lygius.

amplitudė

įrašykite kvantinis procesorius turi tą privalumą, kad kvantinė mechanika yra pagrįsta amplitudes. Tikimybių amplitudės yra panašūs, tačiau jie taip pat gali būti ir neigiamas, ir kompleksinių skaičių. Taigi, jei norite apskaičiuoti įvykio tikimybę, galite įdėti visų rūšių amplitudė jų plėtros galimybes. Kvantinė kompiuterija idėja pabandyti susikurti trukdžių modelio , kad kai kurie iš būdų neteisingų atsakymų turėjo teigiamą amplitudę, o kai kurie - neigiamas, todėl jie būtų atšaukti tarpusavyje. Kelias veda į teisingą atsakymą turėtų amplitudės, kurios fazės tarpusavyje. Pavyko tai, kad jums reikia organizuoti viską, nežinant iš anksto, ką atsakyti, yra teisinga. Taigi eksponentiniu kvantinė narės kartu su trukdžių tarp teigiamų ir neigiamų amplitudžių potencialo yra ir šio skaičiavimo privalumas.

Šoro algoritmas

Yra daug užduočių, kad kompiuteris negali išspręsti. Tokie kaip šifravimas. Problema yra tai, kad tai nėra taip paprasta rasti svarbiausias faktorius iš 200-skaitmenų skaičių. Net jei nešiojamas kompiuteris veikia su puikiu programinę įrangą, jums gali tekti laukti metus rasti atsakymą. Todėl kitą kvantinio skaičiavimo etapas tapo algoritmas paskelbtas 1994 Peter Shore, dabar matematikos profesorius MIT. Jo metodas yra rasti didelio skaičiaus veiksnių, naudojant kvantinės kompiuteris, kuris neegzistavo dar. Tiesą sakant, algoritmas atlieka operaciją, kuri rodo, plotas su teisingu atsakymu. Kitais metais, Kranto atrado kvantinio klaidų taisymo būdą. Tada daugelis suprato, kad tai - alternatyva skaičiavimo metodas, kuris kai kuriais atvejais gali būti galingesnis. Po to vėl interesų bangą nuo fizikų sukurti kubitus ir loginių elementų tarp jų. Ir dabar, po dviejų dešimtmečių, žmonija yra ant kurti visavertę kvantinį kompiuterį slenksčio.