Kwantik processeur: Deskripsyon an, prensip de operasyon

Kwantik informatique, omwen nan teyori, mansyone yon deseni kèk. kalite modèn nan machin ki sèvi ak mekanik ki pa klasik pou manyen potansyèlman kantite inonbrabl nan done, te vin tounen yon zouti gwo. Dapre devlopè yo, aplikasyon yo te petèt teknoloji a pi sofistike tout tan tout tan kreye. processeurs kwantik opere nan nivo nan matyè, ki te limanite li te ye sèlman 100 zan de sa. Potansyèl la nan kalkil sa yo se imans. Lè l sèvi avèk ra pwopriyete pwopòsyon pral pi vit kalkil yo, se konsa anpil travay ki se kounye a òdinatè klasik pa kapab peye yo dwe rezoud. Men, pa sèlman nan jaden an nan chimi ak materyèl syans. Wall Street se tou ki montre enterè yo.

Envesti nan tan kap vini an

CME Group te envesti konpayi an Vancouver 1QB Enfòmasyon Technologies Inc., devlope lojisyèl pou kwantik processeurs kalite. Dapre envestisè yo, sa yo kalkil gen plis chans yo gen pi gwo enpak sou endistri a, ki travay ak yon gwo kantite done sansib zan tan. Yon egzanp nan kliyan sa yo, se enstitisyon finansye. Goldman Sachs envesti nan D-Vag Sistèm, ak konpayi an nan-Q-Tel finanse pa CIA a. Premye a fabrique machin ki fè sa yo rele yon "pwopòsyon rkwir", sa vle di. E. Deside pwoblèm nan optimize ba-nivo lè l sèvi avèk yon processeur pwopòsyon. Intel se tou angaje nan envesti nan teknoloji sa a, byenke li konsidere aplikasyon an nan biznis la nan lavni.

Poukisa fè li?

Rezon ki fè pwopòsyon informatique se konsa enteresan, manti nan konbinezon pafè yo ak aprann machin. Kounye a, li se aplikasyon an prensipal pou kalkil sa yo. Partly sa a se yon konsekans nan lide a nan yon òdinatè pwopòsyon - lè l sèvi avèk yon aparèy fizik pou fè rechèch pou solisyon yo. Pafwa konsèp la yo eksplike sa nan egzanp lan nan jwèt la Zwazo fache. Simule entèraksyon an nan gravite ak grenn fè kolizyon objè CPU sèvi ak ekwasyon matematik. Kwantik Transformateurs mete apwòch sa a sou tèt li. Yo "voye jete" yon zwazo kèk, epi gade sa ki rive. Nan microchip ekri travay: li se yon zwazo, yo voye jete sa trajectoire a pi bon? Lè sa a, tcheke tout solisyon yo yo te posib, oswa omwen yon gwo anpil konbinezon de yo, epi yo bay repons lan. Nan yon pwopòsyon òdinatè pwoblèm yo rezoud pa yon matematisyen, lwa yo nan travay fizik pito.

Ki jan li travay?

Blòk yo debaz bilding nan mond nou an - pwopòsyon an-mekanik. Si ou gade nan molekil sa yo, rezon ki fè la pou kote y ap fòme epi yo rete ki estab - entèraksyon an nan orbitals yo elèktron. Tout kalkil pwopòsyon-mekanik genyen nan yo nan chak nan yo. Nimewo yo ap grandi exponentielle ogmante kantite a nan fo elektwon. Pou egzanp, 50 elektwon ki egziste nan de opsyon 50-degre. Sa a phenomenally gwo kantite, se konsa li pa ka kalkile jodi a. teyori enfòmasyon koneksyon sou fizik ka pwen wout la nan rezoud pwoblèm sa yo. 50 òdinatè kubitovnomu ka fè li.

Dawn nan yon nouvo epòk

Dapre Landon Downs, prezidan ak ko-fondatè nan 1QBit, pwopòsyon processeur - li se posib yo sèvi ak pouvwa a pwosesis nan mond lan sibatomik, li enpòtan yo jwenn nouvo materyèl oswa kreyasyon an nouvo medikaman. Gen yon chanjman nan paradigm nan nan dekouvèt nan yon nouvo epòk nan konsepsyon. Pou egzanp, ka pwopòsyon informatique dwe itilize yo modle catalyseurs ki pèmèt yo ekstrè kabòn ak nitwojèn ki nan atmosfè a, epi konsa ede sispann rechofman planèt la.

Nan tèt la nan pwogrè

kominote nan devlopè nan teknoloji sa a se trè eksite ak aktivite ki okipe yo. Ekip atravè mond lan nan kòmanse-ups, kòporasyon yo, inivèsite ak laboratwa gouvènman ap bati yon machin ras, ki sèvi ak apwòch diferan nan tretman enfòmasyon pwopòsyon. Created kbi supèrkonduktin kbi ak bato sou iyon yo te kaptire, ki enplike chèchè nan University of Maryland ak Enstiti Nasyonal la nan Nòm ak Teknoloji. Microsoft devlope apwòch topolojikal rele Station Q, bi pou yo ki se pou aplike pou ki pa Peye-abelyèn anyonik ki gen egzistans pa te final pwouve.

Ane pwobab zouti

Lè sa a se sèlman kòmansman an. Nan fen Me 2017 ki kantite processeurs pwopòsyon-kalite yo inikman fè yon bagay pi vit oswa pi bon pase yon òdinatè klasik, se zewo. Evènman sa a pral mete "pwopòsyon siperyorite a", men byen lwen tèlman li pa te rive fèt. Pandan ke li se posib ke sa a te ka rive osi bonè ke lè ane sa a. Pifò inisye te di ke Google se pi renmen an klè nan gwoup la, ki te dirije pa Pwofesè nan Fizik, University of California nan Santa Barbara, John Martin. Objektif li - reyalize siperyè informatique avèk èd nan 49-kbi processeur. Rive nan fen Me 2017 ekip siksè tès chip la 22-kbi kòm yon etap entèmedyè nan direksyon pou demantèlman nan supèr klasik.

Ki jan li tout te kòmanse?

Lide a nan lè l sèvi avèk pwopòsyon mekanik pou yo travay sou enfòmasyon pou dè dekad. Youn nan evènman ki kle ki te fèt nan 1981, lè IBM ak MIT ansanm ki te òganize yon konferans sou fizik enfòmatik. fizisyen a pi popilè Richard fenmen pwopoze yo bati yon òdinatè pwopòsyon. Dapre l ', pou simulation a ta dwe pran avantaj de vle di la a pwopòsyon mekanik. Lè li nan yon gwo defi, paske li pa gade tèlman fasil. Nan pwopòsyon processeur se prensip opere ki baze sou yon kantite pwopriyete etranj nan atòm - supèrpozisyon ak anbabra. patikil nan ka nan de eta an menm tan an. Sepandan, lè mezire li pral jis youn nan yo. Epi li se enposib predi nan ki yo, eksepte nan pèspektiv nan teyori a nan pwobabilite. efè sa a se baz la nan yon eksperyans te panse chat Schrödinger a, ki se nan ti bwat la ansanm mouri ak vivan osi lontan ke obsèvatè a se pa fofile fè jouda. Pa gen anyen ap travay nan lavi chak jou nan fason sa. Sepandan, apeprè 1 milyon dola nan eksperyans fèt depi nan konmansman an nan ventyèm syèk la, yo fè montre ke konpozisyon sa a egziste. Apre sa, pwochen etap la se lè n ap kalkile konnen kouman ou kapab sèvi ak konsèp sa a.

Kwantik processeur: Deskripsyon travay

Bits klasik ka gen valè nan 0 oswa 1, li se posib yo anpil anpil pitit nimewo, desine foto ak sou sa. N. kbi kapab tou gen pou 0 si yo manke yon liy nan "pòtay lojik" (d. AK, OR, PA, elatriye), 1 oswa toude. Si, di, 2 kbi konplitché, li fè yo pafètman Koehle. tape pwopòsyon processeur ka itilize pòtay lojik. T. N. Hadamard pòtay, pou egzanp, mete kbi a nan yon eta supèrpozisyon a pafè. Si supèrpozisyon ak anbabra konbine avèk malen positionné pòtay pwopòsyon, ki kòmanse s'étandr potansyèl la nan sub-atomik kalkil. 2 pèmèt etid la nan kbi 4 eta yo: 00, 01, 10 ak 11. operasyon Prensip la nan processeur a pwopòsyon sa yo ki ekzekisyon nan operasyon lojik fè li posib yo travay avèk tout pozisyon nan yon fwa. Ak nimewo a nan eta disponib se 2 a pouvwa a nan ki kantite kbi. Se konsa, si ou fè yon 50-kbi òdinatè inivèsèl pwopòsyon, li se teyorikman posib yo egzaminen tout 1,125 kwadrilyon konbinezon ansanm.

Kudity

Kwantik processeur nan Larisi wè yon ti jan diferan. Syantis soti nan MIPT ak Ris sant pwopòsyon kreye "kudity" reprezante plizyè "vityèl" kbi ak divès kalite "enèji" nivo.

anplitid

tape pwopòsyon processeur gen avantaj la ke pwopòsyon mekanik se ki baze sou anplitud yo. anplitud Pwobabilite yo sanble, men yo pouvwa tou pou negatif, ak nimewo konplèks. Se konsa, si ou vle kalkile pwobabilite ki genyen pou yon evènman, ou ka ajoute tout kalite anplitid nan opsyon devlopman yo. Lide a nan pwopòsyon informatique se pou yo eseye konfigirasyon modèl la entèferans se konsa ke kèk nan fason yo nan repons mal te gen yon anplitid pozitif, ak kèk - yon negatif, se konsa yo ta anile youn ak lòt. Yon chemen ki mennen ale nan repons ki kòrèk la ta gen anplitud ki se nan faz youn ak lòt. Jwe fent la se ke ou bezwen yo òganize tout bagay, san yo pa konnen davans sa ki repons lan se kòrèk. Se konsa, eksponansyèl eta pwopòsyon nan konbinezon ak potansyèl la nan entèferans ant anplitud yo pozitif ak negatif se yon avantaj de sa a ki kalite kalkil.

algorithm Shor la

Gen anpil travay ki òdinatè a se kapab rezoud. Tankou chifreman. Pwoblèm lan se ke li se pa tèlman fasil jwenn faktè sa yo premye nan yon nimewo 200-chif. Menm si konpitè pòtatif li a ap kouri ak lojisyèl ekselan, ou ka gen yo rete tann pou ane jwenn repons lan. Se poutèt sa, gen yon lòt etap enpòtan nan pwopòsyon informatique vin yon algorithm ki te pibliye nan 1994 pa Pyè Shore, se kounye a yon pwofesè nan matematik nan MIT. metòd li se jwenn faktè sa yo nan yon gwo kantite lè l sèvi avèk yon òdinatè pwopòsyon, ki pa t egziste ankò. An reyalite, algorithm a ap fè operasyon an, ki endike zòn nan ak repons ki kòrèk la. Ane annapre a, Shore dekouvri yon metòd pou koreksyon erè pwopòsyon. Lè sa a, anpil te reyalize ke li se - yon metòd altènatif ki kalkil, ki nan kèk ka ka gen plis pouvwa anpil. Lè sa a, swiv yon vag nan enterè soti nan fizisyen yo kreye kbi ak pòtay lojik ant yo. Epi, koulye a, de deseni apre sa, limanite se sou wout pou l kreye yon plen véritable òdinatè pwopòsyon.