Quantum processzor: a leírás, működési elve

Kvantum számítástechnika, legalábbis elméletben, hogy csak néhányat említsünk évtizedekben. Modern típusú gépeket használó nem klasszikus mechanika kezelésére potenciálisan tömérdek mennyiségű adatot, lett egy nagy áttörés. Szerint a fejlesztők, azok végrehajtása volt talán a leginkább kifinomult technológia, amit valaha készítettek. Quantum processzorok működnek szinten az anyag, amelyből az emberiség ismert, csak 100 évvel ezelőtt. A lehetséges ilyen számítások óriási. Használata bizarr kvantum tulajdonságai felgyorsítja a számításokat, így több feladatot, hogy jelenleg a klasszikus számítógépek nem engedheti meg kell oldani. És nem csak a kémia területén és anyagtudomány. Wall Street is mutat érdeklődést.

Befektetés a jövőbe

CME Group fektetett a Vancouver cég 1QB Information Technologies Inc., fejleszt szoftvert Quantum típusú processzort. Szerint a befektetők, ezek a számítások valószínűleg a legnagyobb hatással az iparban, ami a munka nagy mennyiségű bizalmas adatot időre. Egy példa az ilyen ügyfelek pénzügyi intézmények. Goldman Sachs fektetett D-Wave Systems, és a cég In-Q-Tel által támogatott CIA. Az első gyárt gépeket, hogy az úgynevezett „kvantum hőkezelés”, azaz a. E. úgy határoz, az alacsony szintű optimalizálási problémát egy kvantum processzor. Az Intel is részt vesz a beruházás ebben a technológiában, noha úgy véli, a végrehajtás a jövőbeli üzleti.

Miért is?

Ennek az az oka, hogy a kvantum számítástechnika olyan izgalmas, abban rejlik, hogy tökéletes kombináció a gépi tanulás. Jelenleg ez a fő alkalmazási ezeket a számításokat. Részben ez a következménye az ötlet egy kvantum számítógép - egy fizikai készülék keressen megoldásokat. Előfordul, hogy a koncepció magyarázható például a játék Angry Birds. A kísérletek során a kölcsönhatás a gravitáció, és összeütközött tárgyak CPU tabletta használ matematikai egyenletek. Quantum processzorok tegye ezt a megközelítést a feje. Ők „dobja” néhány madár, és nézzük, mi történik. Abban mikrochip írásbeli feladat: ez a madár, hogy dobja mi az optimális röppálya? Ezután ellenőrzik az összes lehetséges megoldást, vagy legalábbis nagyon nagy kombinációjával, és a válasz adott. Egy kvantum számítógép problémát megoldani nem matematikus, a fizika törvényei munka helyett.

Hogyan működik ez?

Az alapvető építőkövei világban - a kvantummechanikai. Ha megnézzük a molekulákat, az okot, amiért úgy vannak kialakítva, és stabilak maradnak - az interakció az elektron pályák. Minden kvantummechanikai számítások tartalmazzák mindegyikre. Számuk exponenciálisan növekszik számának növelése szimulált elektronokat. Például, 50 elektronok, hogy létezik két 50 fokos lehetőségeket. Ez hihetetlenül nagy szám, így nem tudja kiszámítani ma. Csatlakozás információ elmélet fizika utat mutat ilyen jellegű problémák megoldását. 50 kubitovnomu számítógép meg tudja csinálni.

Dawn egy új korszak

Szerint Landon Downs, elnöke és társalapítója 1QBit, kvantum processzor - ez lehet használni a feldolgozási teljesítmény, a szubatomi világ, nagyon fontos, hogy megkapjuk az új anyagok, vagy az új gyógyszerek. Van egy elmozdulás a paradigma a felfedezés, hogy egy új korszak design. Például, kvantumszámítás lehet használni modellezésére katalizátorok, amelyek lehetővé teszik, hogy kivonat szén és nitrogén a légkörbe, és ezáltal segítsen megállítani a globális felmelegedés.

A fejlődés élvonalába

közösség a fejlesztők ennek a technológiának rendkívül izgatott és elfoglalt aktivitást. Csapatok világszerte induló, vállalatok, egyetemek és kormányzati laboratóriumok az épület egy versenyautó, amely különböző megközelítéseket kvantum információ feldolgozása. Alkotó kvantumbit szupravezető qubit and chips a rögzített ionok, amelynek keretében a kutatók a University of Maryland és a National Institute of Standards and Technology. Microsoft fejleszt topológiai megközelítésre Station Q, amelynek az a célja, hogy alkalmazni nem Abel-anion, amelyek létezése nem egyértelműen bizonyítani.

Év valószínűsíthető áttöréses

És ez még csak a kezdet. A május végén 2017 számú kvantum-típusú processzort egyedileg csinál valami gyorsabb vagy jobb, mint a klasszikus számítógép, nulla. Ez az esemény fogja meghatározni a „quantum fölény”, de eddig még nem történt meg. Bár valószínű, hogy ez megtörténhet, már ebben az évben. A legtöbb bennfentesek azt mondta, hogy a Google az egyértelmű kedvence a csoport által vezetett fizika professzora, University of California, Santa Barbara, John Martin. Ennek célja -, hogy elérjék kiváló számítástechnika segítségével 49-kvantumbit processzor. Végére május 2017 csapat sikeresen tesztelték a 22 kvantumbit chip köztes lépés a bontás klasszikus szuperszámítógép.

Hogyan kezdődött?

Az ötletet, hogy a kvantummechanika az információk feldolgozásához évtizedek óta. Az egyik legfontosabb esemény történt 1981-ben, amikor az IBM és a MIT közösen szervezett konferenciát a számítógépes fizika. A híres fizikus Richard Feynman javasolta, hogy építsenek egy kvantum számítógépet. Elmondása szerint, a szimuláció kell kihasználni az eszközöket a kvantummechanika. És ez egy nagy kihívás, mert nem néz ki olyan könnyen. A kvantum-processzor működési elvét alapul számos furcsa tulajdonságai atomok - szuperpozíció és összefonódottság. A részecske lehet két államban ugyanabban az időben. Azonban, ha mérés lesz csak az egyiket. És lehetetlen megjósolni, amelyben, kivéve a szempontból az elmélet a valószínűség. Ez a hatás az alapja a gondolat kísérlet Schrödinger macskájának, ami a dobozban egyszerre élő és halott, amíg a megfigyelő nincs a besurranó peep. Semmi sem működik a mindennapi életben ezen a módon. Ugyanakkor mintegy 1 millió végzett kísérletek kezdete óta a huszadik század, azt mutatják, hogy a készítmény nem létezik. És a következő lépés kitalálni, hogyan kell használni ezt a koncepciót.

Quantum processzor: munkaköri leírás

Klasszikus bitek az értéke 0 vagy 1, akkor lehet, hogy szaporodnak a számokat, rajzolni, és így tovább. N. Qubit lehet 0 is, ha kihagy egy sort „logikai kapuk” (d. AND, OR, NOT, stb), 1 vagy mindkettő. Ha, mondjuk, 2 kvantumbit kusza, ez teszi őket tökéletesen korrelált. írja kvantum processzor használhatja logikai kapukat. T. N. Hadamard kapu, például hozza a qubit a szuperpozíció állapotban tökéletes. Ha szuperpozíció és összefonódottság kombinálva ügyesen elhelyezett kvantum kapukat, hogy kezdenek hajtsa ki a potenciális szubatomi számításokat. 2. lehetővé teszi a tanulmány a qubit 4 állapota: 00, 01, 10 és 11. A működési elve a kvantum processzorhoz, hogy végrehajtása logikai műveleteket lehetővé teszi, hogy működjön együtt az összes pozíció egyszerre. Száma és a rendelkezésre álló állapot értéke 2 és a hatalom a számát qubit. Tehát, ha egy 50-kvantumbit univerzális kvantum számítógépet, akkor elméletileg lehetséges, hogy vizsgálja meg az összes 1125 trillió kombináció egyszerre.

Kudity

Quantum processzor Oroszországban látni egy kicsit másképp. A tudósok a MIPT és orosz kvantum központ létrehozott „kudity” képviselő több „virtuális” qubit különböző „energia” szintet.

amplitúdó

írja kvantum processzor az előnye, hogy a kvantummechanika alapján amplitúdóval. Valószínűségi amplitúdó hasonlóak, de akár negatív is lehet, és a komplex számok. Tehát, ha azt szeretnénk, hogy kiszámítja a valószínűsége egy esemény, akkor adjunk hozzá mindenféle amplitúdója fejlesztési lehetőségeket. Az az elképzelés, kvantum számítástechnika, hogy megpróbálja beállítani az interferencia mintázat úgy, hogy néhány módja, hogy rossz válaszokat pozitív amplitúdójú, és néhány - a negatív, így ők kiütik egymást. Egy út vezet a helyes válasz amplitúdója, amely fázisban vannak egymással. A trükk az, hogy meg kell szervezni mindent, anélkül, hogy előre tudni, hogy mi a helyes válasz. Tehát exponenciális kvantumállapotok együtt a potenciális interferencia a pozitív és a negatív amplitúdók egyik előnye az ilyen típusú számítás.

Shor-algoritmus

Sok feladat, hogy a számítógép nem képes megoldani. Mint például a titkosítás. A probléma az, hogy ez nem is olyan könnyű megtalálni prímtényezőit egy 200 jegyű számot. Még ha a laptop fut kiváló szoftver, akkor lehet, hogy várni évekig, hogy megtalálják a választ. Ezért újabb mérföldkő kvantumszámítás vált egy algoritmus 1994-ben kiadott Peter Shore, most a matematika professzora az MIT. Módszere az, hogy megtaláljuk azokat a tényezőket, a nagyszámú segítségével kvantum számítógép, ami nem létezik. Tény, hogy az algoritmus végzi a műveletet, amely azt a területet a helyes válasz. A következő évben, Shore felfedeztek egy módszert a kvantum hibajavítás. Ezután sokan rájöttek, hogy - egy alternatív számítási módszer, amely bizonyos esetekben lehet erősebb. Ezután következett a túlfeszültség az érdeklődés a fizikusok, hogy hozzon létre qubit és logikai kapukat közöttük. És most, két évtizeddel később, az emberiség a közeljövőben létrehozni egy teljes értékű kvantum számítógép.