Ang sangkatauhan, tulad ng 60 taon na ang nakalilipas, ay muling nasa bingit ng isang malaking tagumpay sa larangan ng teknolohiya ng computing. Sa lalong madaling panahon, ang mga computing machine ngayon ay papalitan ng mga quantum computer.

Gaano kalayo na ang pag-unlad?

Noong 1965, sinabi ni Gordon Moore na sa isang taon, doble ang bilang ng mga transistor na kasya sa isang silicon microchip. Ang rate ng pag-unlad na ito ay bumagal kamakailan, at ang pagdodoble ay nangyayari nang hindi gaanong madalas - isang beses bawat dalawang taon. Kahit na ang bilis na ito ay magpapahintulot sa mga transistor na maabot ang laki ng isang atom sa malapit na hinaharap. Susunod ay isang linya na hindi maaaring tumawid. Mula sa punto ng view ng pisikal na istraktura ng transistor, hindi ito maaaring sa anumang paraan ay mas maliit kaysa sa atomic na dami. Ang pagtaas ng laki ng chip ay hindi malulutas ang problema. Ang pagpapatakbo ng mga transistor ay nauugnay sa pagpapalabas ng thermal energy, at ang mga processor ay nangangailangan ng isang de-kalidad na sistema ng paglamig. Ang multi-core architecture ay hindi rin nilulutas ang isyu ng karagdagang paglago. Malapit nang mangyari ang pag-abot sa rurok sa pag-unlad ng modernong teknolohiya ng processor.
Naunawaan ng mga developer ang problemang ito sa panahong nagsisimula pa lang magkaroon ng mga personal na computer ang mga user. Noong 1980, isa sa mga tagapagtatag ng quantum information science, ang propesor ng Sobyet na si Yuri Manin, ay bumalangkas ng ideya ng quantum computing. Pagkalipas ng isang taon, iminungkahi ni Richard Feyman ang unang modelo ng isang computer na may isang quantum processor. Ang teoretikal na batayan ng kung ano ang dapat na hitsura ng mga quantum computer ay binuo ni Paul Benioff.

Paano gumagana ang isang quantum computer

Upang maunawaan kung paano gumagana ang bagong processor, dapat ay mayroon kang kahit mababaw na kaalaman sa mga prinsipyo ng quantum mechanics. Walang kwenta ang pagbibigay ng mga mathematical na layout at formula dito. Sapat na para sa karaniwang tao na maging pamilyar sa tatlong natatanging katangian ng quantum mechanics:

• Ang estado o posisyon ng isang particle ay tinutukoy lamang sa ilang antas ng posibilidad.
• Kung ang isang particle ay maaaring magkaroon ng ilang mga estado, kung gayon ito ay nasa lahat ng posibleng mga estado nang sabay-sabay. Ito ang prinsipyo ng superposisyon.
• Ang proseso ng pagsukat ng estado ng isang particle ay humahantong sa paglaho ng superposisyon. Ito ay katangian na ang kaalaman tungkol sa estado ng particle na nakuha sa pamamagitan ng pagsukat ay naiiba mula sa aktwal na estado ng particle bago ang mga sukat.

Mula sa pananaw ng sentido komun - kumpletong kalokohan. Sa ating ordinaryong mundo, ang mga prinsipyong ito ay maaaring katawanin bilang mga sumusunod: ang pinto sa silid ay sarado, at sa parehong oras ay bukas. Sabay sarado at bukas.

Ito ang kapansin-pansing pagkakaiba sa pagitan ng mga kalkulasyon. Ang isang maginoo na processor ay gumagana sa binary code. Ang mga bit ng computer ay maaari lamang nasa isang estado - may lohikal na halaga na 0 o 1. Ang mga computer na kuwantum ay gumagana sa mga qubit, na maaaring magkaroon ng lohikal na halaga ng 0, 1, 0 at 1 nang sabay-sabay. Para sa paglutas ng ilang partikular na problema, magkakaroon sila ng multimillion-dollar na kalamangan sa mga tradisyonal na computing machine. Ngayon ay mayroon nang dose-dosenang mga paglalarawan ng mga algorithm ng trabaho. Lumilikha ang mga programmer ng espesyal na code ng programa na maaaring gumana ayon sa mga bagong prinsipyo ng pagkalkula.

Saan gagamitin ang bagong computer?

Ang isang bagong diskarte sa proseso ng pag-compute ay nagbibigay-daan sa iyo upang gumana sa malaking halaga ng data at magsagawa ng mga instant na pagpapatakbo ng computational. Sa pagdating ng mga unang kompyuter, ang ilang mga tao, kabilang ang mga opisyal ng gobyerno, ay nagkaroon ng malaking pag-aalinlangan tungkol sa kanilang paggamit sa pambansang ekonomiya. Mayroon pa ring mga tao ngayon na puno ng mga pagdududa tungkol sa kahalagahan ng mga computer ng isang panimula na bagong henerasyon. Sa loob ng napakahabang panahon, tumanggi ang mga teknikal na journal na mag-publish ng mga artikulo sa quantum computing, isinasaalang-alang ang lugar na ito na isang karaniwang mapanlinlang na pakana upang lokohin ang mga namumuhunan.

Ang isang bagong paraan ng pag-compute ay lilikha ng mga paunang kondisyon para sa mga enggrandeng pagtuklas sa siyensya sa lahat ng industriya. Malulutas ng medisina ang maraming problemadong isyu, kung saan marami ang naipon kamakailan. Magiging posible na masuri ang kanser sa mas maagang yugto ng sakit kaysa ngayon. Ang industriya ng kemikal ay makakapag-synthesize ng mga produkto na may natatanging katangian.

Ang isang pambihirang tagumpay sa astronautics ay hindi magtatagal. Ang mga paglipad sa ibang mga planeta ay magiging karaniwan na gaya ng pang-araw-araw na paglalakbay sa paligid ng lungsod. Ang potensyal na nasa quantum computing ay tiyak na magbabago sa ating planeta na hindi na makilala.

Ang isa pang natatanging tampok na mayroon ang mga quantum computer ay ang kakayahan ng quantum computing upang mabilis na mahanap ang nais na code o cipher. Ang isang ordinaryong computer ay nagsasagawa ng isang mathematical optimization solution nang sunud-sunod, na sumusubok ng sunod-sunod na opsyon. Gumagana ang quantum competitor sa buong hanay ng data nang sabay-sabay, na pinipili ang mga pinaka-angkop na opsyon sa bilis ng kidlat sa hindi pa naganap na maikling panahon. Made-decrypt ang mga transaksyon sa bangko sa isang kisap-mata, na hindi naa-access sa mga modernong computer.

Gayunpaman, ang sektor ng pagbabangko ay hindi kailangang mag-alala - ang lihim nito ay mai-save sa pamamagitan ng pamamaraan ng quantum encryption na may isang kabalintunaan sa pagsukat. Kapag sinubukan mong buksan ang code, madidistort ang ipinadalang signal. Ang impormasyong natanggap ay hindi magkakaroon ng anumang kahulugan. Ang mga lihim na serbisyo, kung saan ang paniniktik ay isang karaniwang kasanayan, ay interesado sa mga posibilidad ng quantum computing.

Mga kahirapan sa disenyo

Ang kahirapan ay nakasalalay sa paglikha ng mga kondisyon kung saan ang isang quantum bit ay maaaring manatili sa isang estado ng superposisyon nang walang katiyakan.

Ang bawat qubit ay isang microprocessor na gumagana sa mga prinsipyo ng superconductivity at mga batas ng quantum mechanics.

Ang isang bilang ng mga natatanging kondisyon sa kapaligiran ay nilikha sa paligid ng mga microscopic na elemento ng isang makina ng lohika:

• temperatura 0.02 degrees Kelvin (-269.98 Celsius);
• sistema ng proteksyon laban sa magnetic at electrical radiation (binabawasan ang epekto ng mga salik na ito ng 50 libong beses);
• sistema ng pag-alis ng init at vibration damping;
• air rarefaction ay 100 bilyong beses na mas mababa kaysa sa atmospheric pressure.

Ang isang bahagyang paglihis sa kapaligiran ay nagiging sanhi ng mga qubit upang agad na mawala ang kanilang superposisyon na estado, na nagreresulta sa malfunction.

Nauna sa ibang bahagi ng planeta

Ang lahat ng nasa itaas ay maaaring maiugnay sa pagkamalikhain ng lagnat na isipan ng isang manunulat ng mga kwentong science fiction kung ang Google, kasama ng NASA, ay hindi bumili ng D-Wave quantum computer noong nakaraang taon mula sa isang Canadian research corporation, ang processor nito ay naglalaman ng 512 qubits.

Sa tulong nito, lulutasin ng pinuno sa merkado ng teknolohiya ng computer ang mga isyu sa pag-aaral ng machine sa pag-uuri at pagsusuri ng malaking halaga ng data.

Si Snowden, na umalis sa Estados Unidos, ay gumawa din ng isang mahalagang pagbubunyag ng pahayag - ang NSA ay nagpaplano din na bumuo ng sarili nitong quantum computer.

2014 - ang simula ng panahon ng mga sistema ng D-Wave

Ang matagumpay na Canadian na atleta na si Geordie Rose, pagkatapos ng isang deal sa Google at NASA, ay nagsimulang bumuo ng isang 1000-qubit processor. Ang hinaharap na modelo ay lalampas sa unang komersyal na prototype ng hindi bababa sa 300 libong beses sa bilis at dami ng mga kalkulasyon. Ang quantum computer, na nakalarawan sa ibaba, ay ang unang komersyal na bersyon ng mundo ng isang bagong teknolohiya sa pag-compute.

Siya ay sinenyasan na makisali sa siyentipikong pag-unlad ng kanyang kakilala sa unibersidad sa mga gawa ni Colin Williams sa quantum computing. Dapat sabihin na nagtatrabaho ngayon si Williams sa korporasyon ni Rose bilang isang business project manager.

Pambihirang tagumpay o pang-agham na panloloko

Si Rose mismo ay hindi lubos na nakakaalam kung ano ang mga quantum computer. Sa loob ng sampung taon, ang kanyang koponan ay lumipat mula sa paglikha ng isang 2-qubit processor hanggang sa unang komersyal na ideya ngayon.

Sa simula pa lamang ng kanyang pananaliksik, hinangad ni Rose na lumikha ng isang processor na may pinakamababang bilang ng mga qubit na 1 libo. At tiyak na kailangan niyang magkaroon ng isang komersyal na opsyon - upang magbenta at kumita ng pera.

Marami, alam ang pagkahumaling at komersyal na katalinuhan ni Rose, ay sinusubukang akusahan siya ng pamemeke. Diumano, ang pinakakaraniwang processor ay ipinasa bilang quantum. Ito ay pinadali din ng katotohanan na ang bagong teknolohiya ay nagpapakita ng kamangha-manghang pagganap kapag nagsasagawa ng ilang mga uri ng mga kalkulasyon. Kung hindi, ito ay kumikilos tulad ng isang ganap na ordinaryong computer, napakamahal lamang.

Kailan sila lilitaw

Walang mahabang maghihintay. Ang isang pangkat ng pananaliksik na inorganisa ng magkasanib na mga mamimili ng prototype ay mag-uulat sa mga resulta ng pananaliksik sa D-Wave sa malapit na hinaharap.
Marahil ay paparating na ang oras kung saan babaguhin ng mga quantum computer ang ating pag-unawa sa mundo sa paligid natin. At ang lahat ng sangkatauhan sa sandaling ito ay aabot sa mas mataas na antas ng ebolusyon nito.

Ang isang quantum computer ay hindi lamang isang hinaharap na henerasyong computer, ito ay higit pa rito. Hindi lamang mula sa punto ng view ng paggamit ng mga pinakabagong teknolohiya, ngunit din mula sa punto ng view ng kanyang walang limitasyon, hindi kapani-paniwala, kamangha-manghang mga posibilidad, na may kakayahang hindi lamang baguhin ang mundo ng mga tao, ngunit kahit na... lumikha ng ibang katotohanan .

Tulad ng alam mo, ang mga modernong computer ay gumagamit ng memorya na kinakatawan sa binary code: 0 at 1. Tulad ng sa Morse code - tuldok at pamagat. Gamit ang dalawang character, maaari mong i-encrypt ang anumang impormasyon sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng kanilang mga kumbinasyon.

Mayroong bilyun-bilyong mga bit na ito sa memorya ng isang modernong computer. Ngunit ang bawat isa sa kanila ay maaaring nasa isa sa dalawang estado - alinman sa zero o isa. Parang bumbilya: naka-on o naka-off.

Ang isang quantum bit (qubit) ay ang pinakamaliit na elemento ng imbakan ng impormasyon sa isang computer sa hinaharap. Ang yunit ng impormasyon sa isang quantum computer ay maaari na ngayong hindi lamang zero o isa, ngunit sabay sabay.

Ang isang cell ay gumaganap ng dalawang aksyon, dalawa - apat, apat - labing-anim, atbp. Ito ang dahilan kung bakit ang mga quantum system ay maaaring gumana nang dalawang beses nang mas mabilis at may mas malaking halaga ng impormasyon kaysa sa mga modernong.

Sa unang pagkakataon, ang mga siyentipiko mula sa Russian Quantum Center (RCC) at ang Laboratory of Superconducting Meta Materials ay "nagsukat" ng isang qubit (Q-bit).

Mula sa isang teknikal na punto ng view, ang isang qubit ay isang metal na singsing na may diameter ng ilang microns na may mga hiwa, na idineposito sa isang semiconductor. Ang singsing ay pinalamig sa napakababang temperatura upang ito ay maging isang superconductor. Ipagpalagay natin na ang kasalukuyang dumadaloy sa singsing ay napupunta sa clockwise - ito ay 1. Laban sa - 0. Iyon ay, dalawang ordinaryong estado.

Ang radiation ng microwave ay dumaan sa singsing. Sa paglabas ng radiation na ito mula sa singsing, ang phase shift ng kasalukuyang ay sinusukat. Ito ay naka-out na ang buong sistema ay matatagpuan sa parehong dalawang pangunahing at mixed state: pareho ng sabay!!! Sa agham ito ay tinatawag na prinsipyo ng superposisyon.

Ang isang eksperimento ng mga siyentipikong Ruso (mga siyentipiko mula sa ibang mga bansa ay nagsagawa ng mga katulad) ay nagpatunay na ang qubit ay may karapatang mabuhay. Ang paglikha ng qubit ay humantong sa ideya at dinala ang mga siyentipiko na mas malapit sa pangarap na lumikha ng isang optical quantum computer. Ang natitira na lang ay ang magdisenyo at lumikha nito. Ngunit hindi lahat ay napakasimple...

Mga kahirapan at problema sa paglikha ng isang quantum computer

Kung kailangan mo, halimbawa, upang kalkulahin ang isang bilyong mga pagpipilian sa isang modernong computer, pagkatapos ay kailangan itong "mag-scroll" ng isang bilyong katulad na mga cycle. Mayroong pangunahing pagkakaiba sa isang quantum computer: maaari nitong kalkulahin ang lahat ng mga opsyong ito nang sabay-sabay.
Ang isa sa mga pangunahing prinsipyo kung saan gagana ang isang quantum computer ay ang prinsipyo ng superposisyon, at hindi ito matatawag na kahit ano maliban sa mahiwagang!
Nangangahulugan ito na ang parehong tao ay maaaring nasa iba't ibang lugar sa parehong oras. Ang mga physicist ay nagbibiro: "Kung ang quantum theory ay hindi nakakagulat sa iyo, kung gayon hindi mo ito naiintindihan."

Ang hitsura ng mga quantum computer na nilikha ngayon ay kapansin-pansing naiiba sa mga klasikal. Mukha silang... parang moonshine pa rin:

Ang ganitong disenyo, na binubuo ng mga bahagi ng tanso at ginto, mga cooling coil at iba pang mga katangian na bahagi, siyempre ay hindi angkop sa mga tagalikha nito. Isa sa mga pangunahing gawain ng mga siyentipiko ay gawin itong compact at mura. Para mangyari ito, maraming problema ang kailangang lutasin.

Unang problema - kawalang-tatag ng mga superposisyon

Ang lahat ng mga quantum superposition na ito ay napaka "magiliw". Sa sandaling magsimula kang tumingin sa kanila, sa sandaling magsimula silang makipag-ugnayan sa iba pang mga bagay, agad silang nawasak. Nagiging klasiko sila. Ito ay isa sa pinakamahalagang problema sa paglikha ng isang quantum computer.

Dalawang problema: kinakailangan ang malakas na paglamig

Ang pangalawang balakid ay upang makamit ang matatag na operasyon ng isang quantum computer. sa anyo na mayroon tayo ngayon, nangangailangan ito ng malakas na paglamig. Malakas, ito ang paglikha ng kagamitan kung saan ang temperatura ay pinananatili malapit sa ganap na zero - minus 273 degrees Celsius! Samakatuwid, ngayon ang mga prototype ng naturang mga computer, kasama ang kanilang mga cryogenic-vacuum installation, ay mukhang napakahirap:

Gayunpaman, ang mga siyentipiko ay tiwala na sa lalong madaling panahon ang lahat ng mga teknikal na problema ay malulutas at isang araw ang mga quantum computer na may napakalaking kapangyarihan sa pag-compute ay papalitan ang mga modernong.

Ang ilang mga teknikal na solusyon upang malutas ang mga problema

Sa ngayon, nakahanap ang mga siyentipiko ng ilang makabuluhang solusyon upang malutas ang mga problema sa itaas. Ang mga teknolohikal na pagtuklas na ito, ang resulta ng masalimuot at kung minsan ay mahaba, matinding gawain ng mga siyentipiko, ay nararapat sa bawat paggalang.

Ang pinakamahusay na paraan upang mapabuti ang pagganap ng qubit... mga diamante

Ang lahat ay halos kapareho sa sikat na kanta tungkol sa mga batang babae at diamante. Ang pangunahing bagay na ginagawa ng mga siyentipiko ngayon ay ang itaas habang buhay qubit, pati na rin ang "gumawa" ng isang quantum computer work sa normal na temperatura. Oo, ang komunikasyon sa pagitan ng mga quantum computer ay nangangailangan ng mga diamante! Para sa lahat ng ito, kinakailangan na lumikha at gumamit ng mga artipisyal na diamante ng napakataas na transparency. Sa kanilang tulong, nagawa nilang pahabain ang buhay ng isang qubit hanggang dalawang segundo. Ang mga katamtamang tagumpay na ito: dalawang segundo ng buhay ng qubit at pagpapatakbo ng computer sa temperatura ng silid, ay talagang isang rebolusyon sa agham.

Ang kakanyahan ng eksperimento ng Pranses na siyentipiko na si Serge Haroche ay batay sa katotohanan na naipakita niya sa buong mundo na ang liwanag (isang quantum flux ng mga photon) na dumadaan sa pagitan ng dalawang salamin na espesyal na nilikha niya ay hindi nawawala ang estado ng kabuuan nito.

Sa pamamagitan ng pagpilit sa liwanag na maglakbay ng 40,000 km sa pagitan ng mga salamin na ito, natukoy niya na ang lahat ay nangyari nang hindi nawawala ang quantum state nito. Ang liwanag ay binubuo ng mga photon, at hanggang ngayon ay walang nakakaalam kung nawala ang kanilang quantum state kapag naglalakbay sila sa isang tiyak na distansya. Nobel laureate Serge Haroche: “ Ang isang photon ay nasa ilang lugar sa parehong oras, nagawa naming i-record ito.” Sa totoo lang ito ang prinsipyo ng superposisyon. "Sa ating malaking mundo imposible ito. Ngunit sa micro world ay may iba't ibang batas," sabi ni Arosh.

Sa loob ng lukab ay may mga klasikal na atomo na maaaring masukat. Batay sa pag-uugali ng mga atomo, natutunan ng physicist na kilalanin at sukatin ang mga mailap na quantum particle. Bago ang mga eksperimento ni Harosh, pinaniniwalaan na ang pagmamasid sa quanta ay imposible. Pagkatapos ng eksperimento, nagsimula silang mag-usap tungkol sa pagsakop ng mga photon, iyon ay, tungkol sa paparating na panahon ng quantum computers.

Bakit marami ang umaasa sa paglikha ng isang ganap na quantum generator, habang ang iba ay natatakot dito

Ang Quantum computer ay magbibigay sa sangkatauhan ng napakalaking pagkakataon

Ang isang quantum computer ay magbubukas ng walang katapusang mga posibilidad para sa sangkatauhan. Halimbawa, makakatulong ito sa paglikha ng artificial intelligence, na matagal nang pinag-iisipan ng mga manunulat ng science fiction. O gayahin ang uniberso. Ganap. Ayon sa pinakakonserbatibong mga pagtataya, ito ay magpapahintulot sa amin na tumingin sa kabila ng mga hangganan ng posible. Isipin natin ang isang mundo kung saan maaari mong gayahin ang anumang bagay na gusto mo: magdisenyo ng isang molekula, napakalakas na metal, mabilis na mabulok ang plastik, makabuo ng mga lunas para sa mga sakit na walang lunas. Ang makina ay gayahin ang ating buong mundo, hanggang sa huling atom. Maaari mo ring gayahin ang isa pang mundo, kahit isang virtual.

Ang isang quantum computer ay maaaring maging isang sandata ng Apocalypse

Maraming mga tao, na natuklasan ang kakanyahan ng teknolohiya ng quantum, ay natatakot dito para sa iba't ibang mga kadahilanan. Sa ngayon, ang computerization at lahat ng teknolohiyang nauugnay sa computer ay nakakatakot sa karaniwang tao. Sapat na upang alalahanin ang mga iskandalo tungkol sa kung paano inaayos ng mga espesyal na serbisyo, gamit ang mga built-in na programa sa mga PC at maging ang mga gamit sa bahay, ang pagsubaybay at pagkolekta ng data tungkol sa kanilang mga mamimili. Halimbawa, ipinagbawal ng maraming bansa ang mga kilalang baso - pagkatapos ng lahat, ang mga ito ay isang mainam na paraan para sa tago na paggawa ng pelikula at pagsubaybay. Ngayon, sigurado, ang bawat residente ng anumang bansa, at higit pa sa isang gumagamit sa Internet, ay ipinasok sa ilang database. Bukod dito, at medyo makatotohanan, maaaring kalkulahin ng ilang mga serbisyo ang kanyang bawat aksyon sa Internet.

Ngunit walang magiging mga lihim para sa mga quantum computer! Wala naman. Ang lahat ng seguridad ng computer ay batay sa napakahabang mga numero ng password. Aabutin ng isang ordinaryong computer ng isang milyong taon upang makuha ang susi sa code. Ngunit sa tulong ng quantum, kahit sino ay maaaring gawin ito kaagad. Lumalabas na ang mundo ay magiging ganap na hindi ligtas: pagkatapos ng lahat, sa modernong mundo ang lahat ay kinokontrol ng mga computer: mga paglilipat ng bangko, mga paglipad ng eroplano, mga palitan ng stock, mga sandatang nuclear missile! Kaya lumalabas: ang sinumang nagmamay-ari ng impormasyon ay nagmamay-ari ng Mundo. Kung sino ang una ay ang Diyos. Ang isang quantum computer ay magiging mas malakas kaysa sa anumang sistema ng armas. Ang isang bagong karera ng armas ay maaaring magsimula (o nagsimula na) sa Earth, ngayon lamang hindi nuclear, ngunit computer.

Nawa'y tulungan tayo ng Diyos na makaalis dito ng ligtas...

Sanay kayong lahat sa aming mga computer: sa umaga nagbabasa kami ng balita mula sa isang smartphone, sa hapon ay nagtatrabaho kami sa isang laptop, at sa gabi ay nanonood kami ng mga pelikula sa isang tablet. Ang lahat ng mga aparatong ito ay may isang bagay na karaniwan - isang silikon na processor na binubuo ng bilyun-bilyong transistor. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng naturang mga transistor ay medyo simple - depende sa ibinigay na boltahe, nakakakuha kami ng ibang boltahe sa output, na kung saan ay binibigyang-kahulugan alinman bilang lohikal na 0 o lohikal na 1. Upang maisagawa ang mga operasyon ng dibisyon, mayroong isang bit shift - kung tayo, halimbawa, ay ang numerong 1101, pagkatapos ay pagkatapos na ilipat ito ng 1 bit sa kaliwa ito ay magiging 01101, at kung ngayon ay ililipat natin ito ng 1 bit sa kanan ito ay magiging 01110. At ang pangunahing problema ay nasa katotohanan na para sa parehong dibisyon ay maaaring kailanganin ang ilang dosenang mga naturang operasyon. Oo, dahil sa katotohanan na mayroong bilyun-bilyong mga transistor, ang naturang operasyon ay tumatagal ng mga nanosecond, ngunit kung mayroong maraming mga operasyon, nag-aaksaya kami ng oras sa mga kalkulasyong ito.

Paano gumagana ang mga quantum computer

Ang isang quantum computer ay nag-aalok ng ganap na kakaibang paraan ng pag-compute. Magsimula tayo sa kahulugan:

Quantum computer -aparatong pang-compute, na gumagamit ng phenomenaquantum superpositionAtquantum entanglementpara sa paghahatid at pagproseso ng data.

Ito ay malinaw na hindi naging mas malinaw. Sinasabi sa atin ng quantum superposition na ang system, na may ilang antas ng posibilidad, ay umiiral sa lahat ng mga estado na posible para dito (ang kabuuan ng lahat ng probabilidad, siyempre, ay katumbas ng 100% o 1). Tingnan natin ito sa isang halimbawa. Ang impormasyon sa mga quantum computer ay naka-imbak sa mga qubit - habang ang mga ordinaryong bit ay maaaring magkaroon ng isang estado ng 0 o 1, kung gayon ang isang qubit ay maaaring magkaroon ng isang estado ng 0, 1, at 0 at 1 sa parehong oras. Samakatuwid, kung mayroon tayong 3 qubits, halimbawa 110, ang expression na ito sa mga bit ay katumbas ng 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111.

Ano ang ibinibigay nito sa atin? Oo lahat! Halimbawa, mayroon kaming 4-character na digital na password. Paano ito iha-hack ng isang regular na processor? Sa simpleng paghahanap mula 0000 hanggang 9999. Ang 9999 sa binary system ay may form na 10011100001111, ibig sabihin, kailangan natin ng 14 bits para maisulat ito. Samakatuwid, kung mayroon kaming isang quantum PC na may 14 na qubit, alam na namin ang password: pagkatapos ng lahat, ang isa sa mga posibleng estado ng naturang sistema ay ang password! Bilang resulta, ang lahat ng mga problema na kahit na ang mga supercomputer ngayon ay tumatagal ng mga araw upang makalkula ay agad na malulutas gamit ang mga quantum system: kailangan mo bang makahanap ng isang sangkap na may ilang mga katangian? Walang problema, gumawa ng system na may parehong bilang ng mga qubit bilang iyong mga kinakailangan para sa bagay - at ang sagot ay nasa iyong bulsa na. Kailangan mo bang lumikha ng AI (artificial intelligence? Hindi ito maaaring maging mas simple: habang susubukan ng isang regular na PC ang lahat ng mga kumbinasyon, ang isang quantum computer ay gagana nang may bilis ng kidlat, na pinipili ang pinakamahusay na sagot.


Tila ang lahat ay mahusay, ngunit may isang mahalagang problema - paano natin malalaman ang resulta ng mga kalkulasyon? Sa isang regular na PC, ang lahat ay simple - maaari naming kunin ito at basahin ito sa pamamagitan ng direktang pagkonekta sa processor: ang lohikal na 0 at 1 ay tiyak na binibigyang kahulugan doon bilang kawalan at pagkakaroon ng bayad. Ngunit hindi ito gagana sa mga qubit - pagkatapos ng lahat, sa bawat sandali ng oras ito ay nasa isang di-makatwirang estado. At dito nakakatulong ang quantum entanglement. Ang kakanyahan nito ay nakasalalay sa katotohanan na makakakuha ka ng isang pares ng mga particle na konektado sa isa't isa (sa mga pang-agham na termino - kung, halimbawa, ang spin projection ng isang gusot na particle ay negatibo, kung gayon ang isa ay tiyak na magiging positibo). Ano ang hitsura nito sa iyong mga daliri? Sabihin nating mayroon tayong dalawang kahon bawat isa ay naglalaman ng isang piraso ng papel. Nagdadala kami ng mga kahon sa anumang distansya, buksan ang isa sa mga ito at makita na ang piraso ng papel sa loob nito ay pahalang na may guhit. Awtomatiko itong nangangahulugan na ang ibang piraso ng papel ay magkakaroon ng mga patayong guhit. Ngunit ang problema ay na sa sandaling malaman natin ang estado ng isang piraso ng papel (o particle), ang quantum system ay gumuho - ang kawalan ng katiyakan ay nawawala, ang mga qubit ay nagiging ordinaryong mga piraso.

Samakatuwid, ang mga kalkulasyon sa mga quantum computer ay mahalagang isang beses: lumikha kami ng isang sistema na binubuo ng mga gusot na particle (alam namin kung saan matatagpuan ang kanilang iba pang mga "kalahati"). Nagsasagawa kami ng mga kalkulasyon, at pagkatapos nito ay "binuksan namin ang kahon na may piraso ng papel" - nalaman namin ang estado ng mga gusot na mga particle, at samakatuwid ang estado ng mga particle sa quantum computer, at samakatuwid ay ang resulta ng mga kalkulasyon. Kaya para sa mga bagong kalkulasyon, kailangan mong lumikha muli ng mga qubit - simpleng "pagsasara ng kahon gamit ang piraso ng papel" ay hindi gagana - pagkatapos ng lahat, alam na natin kung ano ang iginuhit sa piraso ng papel.

Ang tanong ay lumitaw - dahil ang isang quantum computer ay maaaring agad na mahulaan ang anumang mga password - kung paano protektahan ang impormasyon? Mawawala ba ang privacy sa pagdating ng mga naturang device? Syempre hindi. Ang tinatawag na quantum encryption ay sumagip: ito ay batay sa katotohanan na kapag sinubukan mong "basahin" ang isang quantum state, ito ay nawasak, na ginagawang imposible ang anumang pag-hack.

Home quantum computer

Well, ang huling tanong - dahil ang mga quantum computer ay sobrang cool, makapangyarihan at hindi na-hack - bakit hindi natin gamitin ang mga ito? Ang problema ay walang halaga - ang imposibilidad ng pagpapatupad ng isang quantum system sa mga ordinaryong kondisyon ng tahanan. Upang ang isang qubit ay umiral sa isang estado ng superposisyon sa loob ng mahabang panahon na walang katiyakan, kailangan ang mga partikular na kondisyon: kumpletong vacuum (kawalan ng iba pang mga particle), isang temperatura na mas malapit hangga't maaari sa zero Kelvin (para sa superconductivity), at isang kumpletong kawalan ng electromagnetic radiation (para sa walang impluwensya sa quantum system). Sumang-ayon, mahirap lumikha ng gayong mga kondisyon sa bahay, upang ilagay ito nang mahinahon, ngunit ang pinakamaliit na paglihis ay hahantong sa katotohanan na ang superposition state ay mawawala at ang mga resulta ng pagkalkula ay magiging mali. Ang pangalawang problema ay ang pagkuha ng mga qubit na makipag-ugnayan sa isa't isa - kapag nakikipag-ugnayan, ang kanilang buhay ay nabawasan nang malaki. Bilang resulta, ang maximum para sa araw na ito ay mga quantum computer na may ilang sampu-sampung qubit.

Gayunpaman, may mga quantum computer mula sa D-Wave na mayroong 1000 qubits, ngunit, sa pangkalahatan, hindi sila tunay na quantum computer, dahil hindi nila ginagamit ang mga prinsipyo ng quantum entanglement, kaya hindi sila maaaring gumana ayon sa mga klasikal na quantum algorithm:


Ngunit gayon pa man, ang mga naturang device ay naging makabuluhang (libo-libong beses) na mas malakas kaysa sa mga maginoo na PC, na maaaring ituring na isang pambihirang tagumpay. Gayunpaman, hindi nila papalitan ang mga device ng user anumang oras sa lalong madaling panahon - kailangan muna nating matutong lumikha ng mga kundisyon para sa pagpapatakbo ng mga naturang device sa bahay, o, sa kabaligtaran, "gawing gumagana" ang mga naturang device sa mga kundisyong pamilyar tayo. Ang mga hakbang sa pangalawang direksyon ay nagawa na - noong 2013, ang unang two-qubit quantum computer ay nilikha sa impurity diamond, na tumatakbo sa temperatura ng silid. Gayunpaman, sayang, ito ay isang prototype lamang, at ang 2 qubit ay hindi sapat para sa mga kalkulasyon. Kaya ang paghihintay para sa mga quantum PC ay napakatagal pa rin.

Upang higit pa o hindi gaanong ganap na maihayag ang kakanyahan ng mga teknolohiya ng quantum computer, hawakan muna natin ang kasaysayan ng quantum theory.
Nagmula ito salamat sa dalawang siyentipiko na ang mga resulta ng pananaliksik ay ginawaran ng Nobel Prize: ang pagtuklas ng quantum ni M. Planck noong 1918 at ang pagtuklas ng photon ni A. Einstein noong 1921.
Ang taon na ipinanganak ang ideya ng isang quantum computer ay 1980, nang matagumpay na naipakita ni Benioff sa pagsasanay ang kawastuhan ng quantum theory.
Well, ang unang prototype ng isang quantum computer ay nilikha nina Gershenfeld at Chuang noong 1998 sa Massachusetts Institute of Technology (MTI). Ang parehong grupo ng mga mananaliksik ay lumikha ng mas advanced na mga modelo sa susunod na dalawang taon.

Para sa isang di-espesyalista, ang isang quantum computer ay isang bagay na ganap na hindi kapani-paniwala sa sukat; ito ay isang computing machine, kung saan ang isang ordinaryong computer ay tulad ng isang abacus sa harap ng isang computer. At, siyempre, ito ay isang bagay na napakalayo sa pagiging natanto.
Para sa isang tao na nauugnay sa mga quantum computer, ito ay isang aparato na ang pangkalahatang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ay higit pa o hindi gaanong malinaw, ngunit maraming mga problema na kailangang malutas bago ito maipatupad sa hardware, at ngayon maraming mga laboratoryo sa paligid. ang mundo ay gumagamit ng mga obstacles na sinusubukang malampasan.
May mga pag-unlad sa quantum technology sa nakaraan ng mga pribadong kumpanya, kabilang ang IBM at DWays.
Regular silang nag-uulat sa pinakabagong mga pag-unlad sa lugar na ito ngayon. Ang pananaliksik ay pangunahing isinasagawa ng mga siyentipikong Hapon at Amerikano. Ang Japan, sa paghahanap nito para sa pandaigdigang pamumuno sa larangan ng hardware at software, ay gumagastos ng malaking halaga ng pera sa mga pagpapaunlad sa lugar na ito. Ayon sa bise presidente ng Hewlett-Packard, hanggang sa 70% ng lahat ng pananaliksik ay isinagawa sa lupain ng pagsikat ng araw. Ang mga Quantum computer ay isa sa mga hakbang ng kanilang nakatutok na kumpanya upang makakuha ng pamumuno sa pandaigdigang merkado.

Ano ang nagpapaliwanag sa pagnanais na makabisado ang mga teknolohiyang ito? Ang kanilang hindi maikakaila makabuluhang mga pakinabang sa semiconductor computer!

ANO BA?

Ang quantum computer ay isang computing device na gumagana batay sa quantum mechanics.
Ngayon, ang isang full-scale na quantum computer ay isang hypothetical na aparato na hindi maaaring gawin dahil sa magagamit na data sa quantum theory.

Ang isang quantum computer ay hindi gumagamit ng mga klasikal na algorithm para sa mga kalkulasyon, ngunit mas kumplikadong mga proseso ng isang quantum nature, na tinatawag ding mga quantum algorithm. Gumagamit ang mga algorithm na ito ng mga quantum mechanical effect: quantum entanglement at quantum parallelism.

Upang maunawaan kung bakit kailangan ang isang quantum computer, kinakailangang isipin ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito.
Habang gumagana ang isang kumbensyonal na computer sa pamamagitan ng pagsasagawa ng mga sunud-sunod na operasyon sa mga zero at isa, ang isang quantum computer ay gumagamit ng mga ring ng superconducting film. Ang kasalukuyang ay maaaring dumaloy sa mga singsing na ito sa iba't ibang direksyon, kaya ang isang kadena ng naturang mga singsing ay maaaring sabay na magpatupad ng marami pang mga operasyon na may mga zero at isa.
Ito ay mataas na kapangyarihan na ang pangunahing bentahe ng isang quantum computer. Sa kasamaang palad, ang mga singsing na ito ay napapailalim sa kahit na ang pinakamaliit na panlabas na impluwensya, bilang isang resulta kung saan ang direksyon ng kasalukuyang ay maaaring magbago, at sa kasong ito ang mga kalkulasyon ay naging hindi tama.

PAGKAKAIBA NG ISANG QUANTUM COMPUTER SA ISANG KONVENSYONAL

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga quantum computer at conventional ay ang pag-iimbak, pagproseso at paghahatid ng data ay nangyayari hindi gamit ang "bits", ngunit "qubits" - simpleng ilagay, "quantum bits". Tulad ng isang ordinaryong bit, ang isang qubit ay maaaring nasa pamilyar na mga estado na "|0>" at "|1>", at bilang karagdagan - sa estado ng superposisyon A·|0> + B·|1>, kung saan ang A at B ay anumang kumplikadong mga numero na nagbibigay-kasiyahan sa kundisyon | A |2 + | B |2 = 1.

MGA URI NG QUANTUM COMPUTER

Mayroong dalawang uri ng quantum computer. Parehong nakabatay sa quantum phenomena, sa magkaibang pagkakasunud-sunod.

mga computer batay sa quantization ng magnetic flux batay sa superconductivity violations - Josephson junctions. Ginagamit na ang Josephson effect para gumawa ng mga linear amplifiers, analog-to-digital converter, SQUID at correlators Ang parehong element base ay ginagamit sa proyekto para gumawa ng petaflop (1015 op./s) na computer. Ang dalas ng orasan na 370 GHz ay ​​nakamit sa eksperimento, na sa hinaharap ay maaaring tumaas sa 700 GHz, gayunpaman, ang oras ng pag-dephase ng mga function ng wave sa mga device na ito ay maihahambing sa oras ng paglipat ng mga indibidwal na balbula, at sa katunayan, ang pamilyar na. Ang base ng elemento ay ipinatupad sa bago, mga prinsipyong quantum - mga flip-flop, mga rehistro at iba pang mga lohikal na elemento.

Ang isa pang uri ng mga quantum computer, na tinatawag ding quantum coherent na mga computer, ay nangangailangan ng pagpapanatili ng pagkakaugnay-ugnay ng mga function ng wave ng mga qubit na ginagamit sa buong oras ng pagkalkula - mula simula hanggang katapusan (ang isang qubit ay maaaring anumang quantum mechanical system na may dalawang nakatuong antas ng enerhiya). Bilang isang resulta, para sa ilang mga problema ang kapangyarihan ng computing ng magkakaugnay na quantum computer ay proporsyonal sa 2N, kung saan ang N ay ang bilang ng mga qubit sa computer. Ito ang huling uri ng device na ibig sabihin kapag pinag-uusapan ang mga quantum computer.

QUANTUM COMPUTER NGAYON

Ngunit ang maliliit na quantum computer ay nililikha ngayon. Ang kumpanyang D-Wave Systems ay aktibong gumagana sa direksyong ito, na lumikha ng isang quantum computer na 16 qubits noong 2007. Ang computer na ito ay matagumpay na nakayanan ang gawain ng pag-upo ng mga bisita sa mesa, batay sa katotohanan na ang ilan sa kanila ay hindi nagustuhan ang isa't isa. Ngayon ang D-Wave Systems ay patuloy na gumagawa ng mga quantum computer.

Isang pangkat ng mga physicist mula sa Japan, China at USA sa unang pagkakataon ang nakagawa ng isang quantum computer gamit ang von Neumann architecture - iyon ay, na may pisikal na paghihiwalay ng quantum processor at quantum memory. Sa ngayon, para sa praktikal na pagpapatupad ng mga quantum computer (mga computer batay sa mga hindi pangkaraniwang katangian ng mga bagay ng quantum mechanics), ang mga physicist ay gumagamit ng iba't ibang uri ng mga kakaibang bagay at phenomena - mga ion na nakuha sa isang optical trap, nuclear magnetic resonance. Para sa bagong gawain, ang mga siyentipiko ay umasa sa mga miniature superconducting circuit - ang posibilidad ng pagpapatupad ng isang quantum computer gamit ang naturang mga circuit ay inilarawan sa Kalikasan noong 2008.

Ang computer na binuo ng mga siyentipiko ay binubuo ng isang quantum memory, ang papel na ginagampanan ng dalawang microwave resonator, isang processor ng dalawang qubit na konektado ng isang bus (ang papel nito ay ginampanan din ng isang resonator, at ang mga qubit ay mga superconducting circuits), at mga device para sa pagbubura ng data. Gamit ang computer na ito, napagtanto ng mga siyentipiko dalawang pangunahing algorithm- ang tinatawag na quantum Fourier transform, at conjunction gamit ang quantum Toffoli logic elements:

Ang unang algorithm ay isang quantum analogue ng discrete Fourier transform. Ang natatanging tampok nito ay isang mas maliit (ng pagkakasunud-sunod ng n2) na bilang ng mga functional na elemento kapag ipinapatupad ang algorithm kumpara sa analogue nito (ng pagkakasunud-sunod ng n 2n). Ang discrete Fourier transform ay ginagamit sa iba't ibang bahagi ng aktibidad ng tao - mula sa pag-aaral ng mga partial differential equation hanggang sa data compression.

Sa turn, ang Toffoli quantum logic gate ay mga pangunahing elemento kung saan, kasama ang ilang karagdagang mga kinakailangan, anumang Boolean function (program) ay maaaring makuha. Ang isang natatanging tampok ng mga elementong ito ay ang kanilang reversibility, na, mula sa isang physics point of view, ay nagbibigay-daan, bukod sa iba pang mga bagay, upang mabawasan ang heat generation ng device.

Ayon sa mga siyentipiko, ang sistema na kanilang nilikha ay may isang kapansin-pansing kalamangan - ito ay madaling masusukat. Kaya, maaari itong magsilbi bilang isang uri ng building block para sa hinaharap na mga computer. Ayon sa mga mananaliksik, ang mga bagong resulta ay malinaw na nagpapakita ng pangako ng bagong teknolohiya.

Noong nakaraang linggo ay pumutok ang balita na ang Google ay gumawa ng isang pambihirang tagumpay sa pagbuo ng isang quantum computer -
naunawaan ng kumpanya kung paano haharapin ang naturang computer
sa sarili mong pagkakamali. Ang mga quantum computer ay pinag-uusapan sa loob ng ilang taon: sila ay, halimbawa, sa pabalat ng Time magazine. Kung lumitaw ang mga naturang computer, ito ay magiging isang pambihirang tagumpay na katulad ng hitsura ng mga klasikal na computer - o mas seryoso pa. Ipinapaliwanag ng Look At Me kung bakit mahusay ang mga quantum computer at kung ano ang eksaktong ginawa ng Google.

Ano ang isang quantum computer?

Ang quantum computer ay isang mekanismo sa intersection ng computer science at quantum physics, ang pinakamasalimuot na sangay ng theoretical physics. Si Richard Feynman, isa sa pinakadakilang physicist ng ika-20 siglo, ay minsang nagsabi: "Kung sa tingin mo ay naiintindihan mo ang quantum physics, hindi mo ito naiintindihan." Samakatuwid, pakitandaan na ang mga sumusunod na paliwanag ay hindi kapani-paniwalang pinasimple. Ang mga tao ay gumugugol ng maraming taon sa pagsisikap na maunawaan ang quantum physics.

Ang quantum physics ay tumatalakay sa mga elementarya na particle na mas maliit kaysa sa isang atom. Ang paraan ng pagkakabalangkas ng mga particle na ito at kung paano sila kumikilos ay sumasalungat sa marami sa ating mga ideya tungkol sa Uniberso. Ang isang quantum particle ay maaaring nasa ilang lugar sa parehong oras - at sa ilang mga estado sa parehong oras. Isipin na naghagis ka ng barya: habang ito ay nasa himpapawid, hindi mo masasabi kung ito ay lalabas sa ulo o buntot; Ang barya na ito ay parang ulo at buntot nang sabay. Ito ay halos kung paano kumikilos ang mga quantum particle. Ito ay tinatawag na prinsipyo ng superposisyon.

Ang isang quantum computer ay isa pa ring hypothetical device na gagamit ng prinsipyo ng superposition (at iba pang quantum properties)
para sa mga kalkulasyon. Gumagana ang isang regular na computer gamit ang mga transistor,
na nakikita ang anumang impormasyon bilang mga zero at isa. Maaaring ilarawan ng binary code ang buong mundo - at lutasin ang anumang mga problema sa loob nito. Ang quantum analogue ng isang classical bit ay tinatawag na cubit. (qubit, qu - mula sa salitang quantum, quantum). Gamit ang prinsipyo ng superposisyon, ang isang siko ay maaaring sabay-sabay
sa estado 0 at 1 - at ito ay hindi lamang makabuluhang tataas ang kapangyarihan kumpara sa mga tradisyonal na computer, ngunit papayagan ka ring malutas ang mga hindi inaasahang problema,
kung aling mga kumbensyonal na kompyuter ang hindi kayang gawin.

Ang prinsipyo ng superposisyon ay ang tanging bagay
Ano ang pagbabatayan ng mga quantum computer?

Hindi. Dahil sa katotohanan na ang mga quantum computer ay umiiral lamang sa teorya, ang mga siyentipiko ay nag-iisip lamang kung paano eksaktong gagana ang mga ito. Halimbawa, pinaniniwalaan na ang mga quantum computer ay gagamit din ng quantum entanglement.
Ito ay isang phenomenon na tinawag ni Albert Einstein na "the uncanny" ( siya ay karaniwang laban sa quantum theory, dahil hindi ito akma sa kanyang teorya ng relativity). Ang kahulugan ng kababalaghan ay ang dalawang particle sa Uniberso ay maaaring magkakaugnay, at kabaliktaran: sabihin, kung ang helicity
(mayroong isang katangian ng estado ng elementarya na mga particle, hindi kami pupunta sa mga detalye) positibo ang unang butil, kung gayon ang helicity ng pangalawa ay palaging magiging negatibo, at kabaliktaran. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na "katakut-takot" para sa dalawang kadahilanan. Una, gumagana agad ang koneksyon na ito, mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag. Pangalawa, ang mga gusot na particle ay maaaring matatagpuan sa anumang distansya mula sa bawat isa.
mula sa isa't isa: halimbawa, sa iba't ibang dulo ng Milky Way.

Paano magagamit ang isang quantum computer?

Ang mga siyentipiko ay naghahanap ng mga aplikasyon para sa mga quantum computer at sa parehong oras ay nag-iisip kung paano bumuo ng mga ito. Ang pangunahing bagay ay ang isang quantum computer ay makakapag-optimize ng impormasyon nang napakabilis at sa pangkalahatan ay gumagana sa malalaking data na naipon namin, ngunit hindi pa naiintindihan kung paano gamitin.

Isipin natin ang pagpipiliang ito (syempre, lubos na pinasimple): Malapit ka nang mag-shoot ng busog sa isang target at kailangan mong kalkulahin kung gaano kataas ang layunin na matamaan. Sabihin nating kailangan mong kalkulahin ang taas mula 0 hanggang 100 cm Ang isang maginoo na computer ay kalkulahin ang bawat tilapon: una 0 cm, pagkatapos ay 1 cm, pagkatapos ay 2 cm at iba pa. Kakalkulahin ng quantum computer ang lahat ng mga opsyon sa parehong oras - at agad na gagawa ng isa na magbibigay-daan sa iyo na maabot ang target. Sa ganitong paraan maaari mong i-optimize ang maraming proseso:
mula sa gamot (sabihin, upang masuri ang cancer nang mas maaga) bago ang paglipad (halimbawa, gumawa ng mas kumplikadong mga autopilot).

Mayroon ding bersyon na kayang lutasin ng naturang computer ang mga problema na hindi kayang gawin ng isang ordinaryong computer - o aabutin ito ng libu-libong taon ng mga kalkulasyon. Ang isang quantum computer ay magagawang gumana sa mga pinakakumplikadong simulation: halimbawa, kalkulahin kung may mga matatalinong nilalang sa Uniberso maliban sa mga tao. Posible na ang paglikha ng mga quantum computer ay mangunguna
sa paglitaw ng artificial intelligence. Isipin kung ano ang ginawa ng pagdating ng maginoo na mga computer sa ating mundo - ang mga quantum computer ay maaaring tungkol sa parehong tagumpay.

Sino ang bumubuo ng mga quantum computer?

Lahat. Mga gobyerno, militar, mga kumpanya ng teknolohiya. Ang paglikha ng isang quantum computer ay magiging kapaki-pakinabang sa halos sinuman. Sabihin nating, kabilang sa mga dokumentong inilabas ni Edward Snowden, mayroong impormasyon na ang NSA ay may isang proyektong tinatawag na "Infiltration of Complex Targets," na kinabibilangan ng paglikha ng isang quantum computer para sa pag-encrypt ng impormasyon. Seryosong kasangkot ang Microsoft sa mga quantum computer - sinimulan nila ang kanilang unang pananaliksik sa lugar na ito noong 2007. Ang IBM ay umuunlad at ilang taon na ang nakalilipas ay inihayag na sila ay lumikha ng isang chip na may tatlong qubit. Sa wakas, ang Google at NASA ay nagtutulungan
kasama ang kumpanyang D-Wave, na nagsasabing ito ay gumagawa na
"ang unang komersyal na quantum processor" (o sa halip ang pangalawa, ngayon ang kanilang modelo ay tinatawag na D-Wave Two), ngunit hindi pa ito gumagana tulad ng isang quantum -
Ipaalala natin sa iyo na wala sila.

Gaano tayo kalapit sa paglikha
quantum computer?

Walang makapagsasabi ng sigurado. Balita tungkol sa mga tagumpay sa teknolohiya (tulad ng kamakailang balita tungkol sa Google) lumilitaw palagi, ngunit maaari tayong maging napakalayo
mula sa isang ganap na quantum computer, at napakalapit dito. Sabihin nating may mga pag-aaral na nagpapakita na sapat na ang paggawa ng kompyuter
na may ilang daang siko upang ito ay gumana bilang isang ganap na quantum computer. Sinasabi ng D-Wave na lumikha ng isang 84-qubit processor -
ngunit sinasabi ng mga kritiko na nagsuri sa kanilang processor na gumagana ito,
parang classical na computer, hindi parang quantum. Nakikipagtulungan ang Google
sa D-Wave, naniniwala sila na ang kanilang processor ay nasa pinakaunang yugto ng pag-unlad at sa kalaunan ay gagana na parang isang quantum. Anyway, ngayon
Ang mga quantum computer ay may isang pangunahing problema - mga error. Ang anumang computer ay nagkakamali, ngunit ang mga klasikal ay madaling makayanan ang mga ito - ngunit ang mga quantum computer ay hindi pa. Kapag nalaman ng mga mananaliksik ang mga bug, ang pagdating ng isang quantum computer ay ilang taon na lang.

Ano ang nagpapahirap sa pagwawasto ng mga pagkakamali?
sa quantum computers?

Upang gawing simple, ang mga error sa quantum computer ay maaaring hatiin sa dalawang antas. Ang una ay ang mga pagkakamali na ginagawa ng anumang computer, kabilang ang mga klasikal. Maaaring lumitaw ang isang error sa memorya ng computer kapag ang 0 ay hindi sinasadyang nagbago sa 1 dahil sa panlabas na ingay - halimbawa, mga cosmic ray o radiation. Ang mga error na ito ay madaling lutasin; At kamakailan lamang ay hinarap ng Google ang problemang ito sa mga quantum computer: pinatatag nila ang isang chain ng siyam na qubits
at iniligtas siya sa mga pagkakamali. May isang caveat sa pambihirang tagumpay na ito, gayunpaman: Hinarap ng Google ang mga klasikong error sa classical na computing. Mayroong pangalawang antas ng error sa mga quantum computer, at mas mahirap itong unawain at ipaliwanag.

Ang mga cubit ay lubhang hindi matatag, napapailalim sila sa quantum decoherence - ito ay isang pagkagambala ng komunikasyon sa loob ng isang quantum system sa ilalim ng impluwensya ng kapaligiran. Ang quantum processor ay dapat na ihiwalay hangga't maaari mula sa mga impluwensya sa kapaligiran (bagama't minsan ang decoherence ay nangyayari bilang resulta ng mga panloob na proseso) upang mapanatiling minimum ang mga error. Kasabay nito, ang mga quantum error ay hindi maaaring ganap na maalis, ngunit kung sila ay ginawang bihirang sapat, ang isang quantum computer ay maaaring gumana. Kasabay nito, ang ilang mga mananaliksik ay naniniwala na ang 99% ng kapangyarihan ng naturang computer ay ididirekta
upang maalis ang mga error, ngunit ang natitirang 1% ay sapat na upang malutas ang anumang mga problema.
Ayon sa physicist na si Scott Aaronson, ang tagumpay ng Google ay maaaring ituring na pangatlo
na may kalahati ng pitong hakbang na kailangan upang lumikha ng isang quantum computer - sa madaling salita, nasa kalahati na tayo.