Квантни процесор: опис, принцип рада

Куантум рачунарство, барем у теорији, да поменем неколико деценија. Савремени врсте машина које користе не-класичне механике за руковање потенцијално небројене количине података, постали су велики пробој. Према произвођачу, њихова примена је можда највише софистицирана технологија икада направљена. Куантум процесори раде на нивоу материје, од којих човечанство познате пре само 100 година. Потенцијал оваквих прорачуна је огромна. Користећи бизарне квантне особине ће убрзати прорачуне, толико задатака који су тренутно класичне рачунари не могу да приуште да се реши. И не само у области хемије и науке о материјалима. Волстрит је такође показује интересовање.

Улагање у будућност

КМЕ Група је инвестирала у компанију Ванцоувер 1КБ информације Тецхнологиес Инц., развија софтвер за тип процесора Куантум. Према инвеститорима, ови прорачуни су вероватно имати највећи утицај на индустрију, која раде са великом количином осетљивих података на време. Пример таквих купаца су финансијске институције. Голдман Сакс уложено у Д-Ваве Системс, а компанија у-К-Тел финансира ЦИА. Први производи машине које чине оно што се зове "квантни жарење", тј. Д. одлучује проблем оптимизације на ниском нивоу помоћу квантне процесор. Интел такође бави инвестирањем у овој технологији, иако се сматра да је спровођење будућег пословања.

Зашто то?

Разлог да квантна рачунарство је тако узбудљиво, лежи у њиховом савршеном комбинацији са машинског учења. Тренутно, то је главни апликација за такве калкулације. Делимично је последица идеје квантни компјутер - користећи физичку уређај за тражење решења. Понекад концепт објашњава на примеру игре Ангри Бирдс. Да симулира интеракцију гравитације и таблета сударају објекте ЦПУ користи математичке једначине. Куантум процесори стави овај приступ на главу. Они "бацају" неколико птица, и гледајте шта се дешава. На микрочип написано задатка: да је птица, бацају оно што је оптимална путања? Затим проверава све могуће решења, или бар веома велики комбинација од њих, а одговор је дат. У квантни компјутер се решавају проблеми не математичар, законе физике рада уместо.

Како то функционише?

Основни градивни блокови нашег света - квантно-механички. Ако погледате молекула, а разлог за то су формиране и остати стабилан - интеракција електрона орбитала. Све квантно-механички прорачуни су садржани у свакој од њих. Њихов број расте експоненцијално повећање броја симулираних електрона. На пример, 50 електрони да постоји у две опције 50 степени. Ово феноменално велики број, тако да не може израчунати данас. Прикључак информације теорија физици може да укаже на пут ка решавању таквих проблема. 50 кубитовному рачунар може да уради.

Освит новог доба

Према Ландон Довнс, председник и суоснивач 1КБит, квантног процесора - могуће је користити за обраду моћ субатомске света, од кључног је значаја за добијање нових материјала или стварање нових лекова. Постоји помак од парадигме открића у нову еру дизајна. На пример, квантно рачунарство може се користити за моделирање катализатора који омогућавају да извуче угљеник и азот из атмосфере, и тако помоћи да се заустави глобално загревање.

На челу напретка

заједница програмера ове технологије је веома узбуђен и заузети активност. Тимови из целог света у старт-уп, корпорације, универзитети и државне лабораторије граде тркачки ауто, који користе различите приступе квантне процесирања информација. Креирано кубит Суперцондуцтинг кубита и чипова на заробљених јона, који су укључени истраживачи са Универзитета у Мериленду и Националног института за стандарде и технологију. Мицрософт развија тополошко приступ под називом станица П, чија је сврха да примењује не-Абелеви ањон чије постојање није коначно доказана.

Године вероватно пробој

А ово је само почетак. Крајем маја 2017 број квантно-типа процесора су јединствено раде нешто брже или боље од класичног рачунара, је нула. Овај догађај ће поставити "квантни супериорност", али до сада није догодило. Иако је вероватно да би то могло догодити већ ове године. Већина инсајдери рекао да је Гоогле је фаворит групе, коју је предводио професор физике Универзитета Калифорнија у Санта Барбари, Јохн Мартин. Његова сврха - да се постигне врхунски рачунарство уз помоћ 49-кубит процесором. До краја маја 2017 тим успешно тестирали 22-кубит чип као прелазни корак ка распада класичног суперкомпјутер.

Како је све почело?

Идеја коришћења квантну механику за обраду информација већ деценијама. Један од кључних догађаја десио 1981. године, када је ИБМ и МИТ заједнички организовали конференцију о рачунарске физике. Чувени физичар Ричард Фејнман предложио да се изгради квантни компјутер. Према његовим речима, за симулацију треба искористити средства квантне механике. И то је велики изазов, јер не изгледа тако лако. У квантног процесора принцип рада заснива се на неколико необичних својстава атома - суперпозицији и уплетености. Честица може бити у двије државе истовремено. Међутим, када се мери ће бити само један од њих. А то је немогуће предвидети у којој, осим из перспективе теорије вероватноће. Овај ефекат је основа за мисаоном експерименту шредингерова мачка, која се налази у кутији истовремено мртав и жив онолико дуго колико је посматрач не да се увуку Пееп. Ништа не функционише у свакодневном животу на овај начин. Међутим, око 1 милион експеримената од почетка двадесетог века, показују да композиција постоји. А следећи корак је схватила како да користе овај концепт.

Квантни процесор: опис посла

Цлассиц бита може имати вредност 0 или 1, могуће је да се умножава број, цртају и тако даље. С. Кубит такође може да буде 0, када им недостаје линију кроз "логичких кола" (д. И, или, не, итд), 1 или обоје. Ако, рецимо, 2 кубит уплетен, чини их савршено повезани. тип квантног процесора могу користити логичка кола. Т. С. Хадамард капија, на пример, ставља кубит у суперпозиције стању савршено. Ако суперпонирање и уплитање у комбинацији са паметно постављен квантним капије, које почињу да се развија потенцијал субатомске прорачуна. 2 омогућавају проучавање кубит 4 државе: 00, 01, 10 и 11. Принцип рада квантног процесора такав да се извршење логичких операција омогућава рад са свим позицијама одједном. А број доступних држава је од 2 до моћи броја кубита. Дакле, ако направите 50-кубит универзална квантни компјутер, теоретски је могуће да се испитају све 1.125 квадрилиона комбинације истовремено.

Кудити

Куантум процесор у Русији виде мало другачије. Научници из МИПТ и руског квантне центра је направљена "кудити" представља неколико "виртуелни" кубита са различитим нивоима "Енергија".

амплитуда

тип квантна процесор има ту предност да квантна механика је заснован на амплитуда. Вероватноће амплитуде су слични, али такође може бити негативан, и комплексни бројеви. Дакле, ако желите да израчуна вероватноћу догађаја, можете додати све врсте амплитуде њихових развојних опција. Идеја квантне рачунара је да покуша да постављање на сметњи образац , тако да су неки од начина на погрешних одговора имали позитиван амплитуде, а неки - негативан, тако да би отказали једни друге. Путања води на тачан одговор би морао амплитуде које су у фази једни са другима. Трик је у томе да треба да организујете све, не знајући унапред шта је одговор тачан. Дакле, експоненцијални квантна стања у комбинацији са потенцијалом мешања између позитивних и негативних амплитуда је предност ове врсте обрачуна.

Шоров алгоритам

Постоји много задатака које је рачунар у стању да реши. Као што су шифровање. Проблем је у томе што није тако лако наћи просте чиниоце од 200 цифара. Чак и ако је лаптоп ради са одличним софтвером, можда ћете морати да сачекате година да пронађу одговор. Због тога, још једна прекретница у квантној рачунарству постао алгоритам објављен у 1994. Петер Схоре, сада је професор математике на МИТ. Његов метод је да се нађе фактора великог броја помоћу квантни компјутер, који није још увек не постоји. У ствари, алгоритам обавља рад, који указују на подручје са тачан одговор. Наредне године, Шор је открио метод квантне корекције грешке. Затим, многи су схватили да је то - алтернативни метод обрачуна, који су у неким случајевима може бити снажнија. Затим је уследила пораста интересовања од физичара да створе кубита и логичка кола између њих. А сада, две деценије касније, човечанство је на прагу стварања пуноправно квантни компјутер.