Kvantová výpočetní technika, přinejmenším teoreticky, byla řečena několik desetiletí. Moderní typy strojů, které používají neklasické mechaniky pro zvládnutí potenciálního obrovského množství dat, se staly velkým průlomem. Podle vývojářů byla jejich implementace zřejmě nejdokonalejší technologie, jakou kdy vznikla. Kvantové procesory pracují na úrovních hmoty, které se lidstvo naučilo až před 100 lety. Potenciál takových výpočtů je obrovský. Použití kvantových kvantových vlastností urychlí výpočty, takže bude vyřešeno mnoho úkolů, které v současné době nejsou pro klasické počítače možné. A nejen v oblasti chemie a vědy o materiálech. Wall Street je také úzkostná.

Investice do budoucnosti

Skupina CME investovala do společnosti Vancouver, Inc. 1QB Information Technologies Inc., vyvíjí software pro kvantové procesory. Podle investorů je pravděpodobné, že takové výpočty budou mít největší dopad na odvětví, která pracují s velkými objemy časově citlivých údajů. Příkladem těchto spotřebitelů jsou finanční instituce. Společnost Goldman Sachs investovala do společností D-Wave Systems a společnost In-Q-Tel je financována ze strany CIA. První vyrábí stroje, které dělají to, co se nazývá "kvantové žíhání", tj. Řeší problémy s nízkou úrovní optimalizace pomocí kvantového procesoru. Intel také investuje do této technologie, i když považuje její implementaci za záležitost budoucnosti.

Proč je to zapotřebí?

Důvodem je kvantumVýpočty jsou tak fascinující, leží v dokonalé kombinaci s strojovým učením. V současné době je hlavní aplikací pro takové výpočty. To je částečně způsobeno samotnou myšlenkou kvantového počítače - použití fyzického zařízení k nalezení řešení. Někdy je tento pojem vysvětlen příkladem hry Angry Birds. Pro simulaci gravitace a interakce objektů obrácených k CPU tablet používá matematické rovnice. Kvantové procesory dávají takový přístup od hlavy k patě. "Hodí" několik ptáků a uvidí, co se děje. Mikropočítač zaznamenává úkol: tyto ptáky, jsou hodeny, jaká je optimální trajektorie? Potom se kontrolují všechna možná řešení, nebo alespoň velmi velká kombinace a odpověď je dána. V kvantovém počítači problém nevyřeší matematik, ale zákony fyziky.

Jak to funguje?

Hlavní stavební kameny našeho světa jsou kvantově-mechanické. Pokud se podíváte na molekulu, pak je důvod, proč jsou vytvořeny a zůstávají stabilní, interakce jejich elektronických orbitálů. Všechny kvantově-mechanické výpočty jsou obsaženy v každém z nich. Jejich počet exponenciálně zvyšuje počet simulovaných elektronů. Například pro 50 elektronů existuje 2 v 50. stupni možných možností. Toto je fenomenálně velké množství, takže je dnes nemožné jej vypočítat. Spojení teorie informací s fyzikou může ukázat způsob řešení těchto problémů. Počítač s kapacitou 50 km je schopen.

Úsvit nové éry

Podle LandonaDowns, prezident a spoluzakladatel 1QBit, kvantový procesor, je schopnost využívat výpočetní síly subatomického světa, což má velký význam pro získání nových materiálů nebo vytváření nových léků. Existuje přechod z paradigmatu objevů do nové éry designu. Kvantové výpočty lze například použít k simulaci katalyzátorů, které umožňují extrakci uhlíku a dusíku z atmosféry, čímž pomáhá zastavit globální oteplování.

Rozvojová komunita této technologie je velmi rozrušená a zapojuje se do aktivních aktivit v pokročilém pokroku

. Týmy na celém světě v začínajících firmách, korporacích, univerzitách a vládních laboratořích nevyhnutelně staví automobily, které používají různé přístupy k zpracování kvantových informací. Supravodivé čipy a kosky na zachycených iontech byly vytvořeny výzkumníky z University of Maryland a Národního ústavu pro standardy a technologie Spojených států. Společnost Microsoft rozvíjí topologický přístup nazvaný stanice Q, jehož účelem je použití neabelovského aniontu, jehož existence dosud nebyla plně prokázána.

Rok pravděpodobného průlomu

A to je jen začátek. Od konce května 2017 je počet procesorů kvantového typu, který určitě dělá něco rychlejšího nebo lepší než klasický počítač, nulový. Taková událost vytvoří "kvantovou výhodu", ale dokud se nestane. I když je pravděpodobné, že by se to mohlo stát v letošním roce. Většina insiderů tvrdí, že je to zřejmý favoritje skupina Google vedená Johnem Martinem, profesorem fyziky na Kalifornské univerzitě v Santa Barbara. Jeho cílem je dosáhnout výpočetní výhody s 49-qubitovým procesorem. Koncem května 2017 tým úspěšně testoval čip s 22 čbičkami jako mezistupně k rozdělení klasického superpočítače.

Odkud všechno začalo?

Myšlenky na využití kvantové mechaniky pro zpracování informací po celá desetiletí. Jedna z klíčových událostí nastala v roce 1981, kdy IBM a MIT společně uspořádali konferenci o fyzice výpočetní techniky. Slavný fyzik Richard Feynman navrhl vybudovat kvantový počítač. Podle něj je nutné použít kvantovou mechaniku k modelování. A to je skvělý úkol, protože to nevypadá tak jednoduché. V kvantovém procesoru je princip činnosti založen na několika podivných vlastnostech atomů - superpozici a zmatku. Částice mohou být současně ve dvou stavech. Při měření se však objeví pouze v jednom z nich. A není možné předpovědět, s výjimkou teorie pravděpodobnosti. Tento efekt leží v srdci myšlenkového experimentu s kočkou Schrödingerovou, která je v krabici jak živá, tak mrtvá současně, dokud se pozorovatel nepozoruje tam. Nic v každodenním životě nefunguje takhle. Nicméně asi 1 milion experimentů prováděných od počátku dvacátého století ukazuje, že superpozice skutečně existuje. Dalším krokem je zjistit, jak tento koncept používat.

Kvantový procesor: popis práce

Klasické bitů může mít hodnotu 0 nebo 1. Pokud je spustit potrubím „logická hradla“ (AND, OR, NOT, atd.), Můžete násobit čísla, kreslit obrázky, atd. P. qubit může mít hodnotu 0 1 nebo obojí. Pokud řekněme, že 2 qubits jsou matoucí, pak je naprosto koreluje. Procesor s kvantovým typem může používat logické ventily. T.n. Hadamardův ventil například dává qubit ve stavu dokonalé superpozice. Pokud je superpozice a zmatek přiměřeně kombinována se zavedenými kvantovými ventily, začne se rozvíjet potenciál subatomických výpočtů. 2 qubit nám umožní prozkoumat čtyři stavy: 000.110 a 11. Zásada kvantové procesorem tak, že provádění logických operací, které jsou schopny pracovat se všemi okamžitě ustanovení. A počet dostupných stavů je 2 v počtu qubits. Takže pokud uděláte 50 kubytnыy univerzální kvantový počítač, je teoreticky možné přezkoumat všechny 1125 biliard kombinací současně.

Кудиты

Kvantové procesory v Rusku se poněkud liší. Vědci z MIPT a Ruskou Quantum Center vytvořili „kudytы“ několik „virtuálních“ qubits jinou úroveň „energie“.

Amplituda

Kvantový procesor má tu výhodu, že kvantová mechanika je založena na amplitudách. Amplitudy jsou podobné pravděpodobnosti, ale mohou být také záporné a složité. Pokud tedy chcete vypočítat pravděpodobnost události, můžete sestavit amplitudy různých variant jejich vývoje. Myšlenka kvantovévýpočet je pokus o přizpůsobení interferenčního vzoru takovým způsobem, že některé cesty k nesprávným odpovědí mají pozitivní amplitudu a některé jsou negativní, a proto by se navzájem vyrovnaly. Cesta vedoucí k správné odpovědi by měla amplitudy, které jsou ve fázi mezi sebou. Trik je, že musíte vše organizovat, aniž byste věděli předem, co je správná odpověď. Takže exponenciálnost kvantových stavů ve spojení s potenciálem rušení mezi pozitivními a zápornými amplitudami je výhodou výpočtů tohoto typu.

Shorahův algoritmus

Existuje mnoho úkolů, které počítač nemůže vyřešit. Například šifrování. Problémem je, že není snadné najít jednoduché faktory 200místného čísla. Dokonce i když notebook pracuje s vynikající, pak budete muset počkat léta najít odpověď. Dalším milníkem v kvantové práci byl algoritmus, který vyšel v roce 1994 Peter Shore, nyní profesor matematiky na MIT. Jeho metodou je najít velké množství faktorů za použití kvantového počítače, který ještě neexistoval. V podstatě algoritmus provádí operace, které označují oblast se správnou odpovědí. Následující rok objevil Shore metodu korekce kvantové chyby. Pak mnozí zjistili, že jde o alternativní metodu výpočtu, která by mohla být v některých případech silnější. Pak se objevil vzrůst zájmu fyziků o vytvoření kvaBitů a logických ventilů mezi nimi. A nyní, za dvě desetiletí, je lidstvo na pokraji stvořeníkompletní kvantový počítač.