Calculator cuantic

Conținutul articolului



Creșterea puterii de calcul a tehnologiei este una dintre principalele sarcini ale oamenilor de știință și ingineri. Un computer cuantic îl poate rezolva. Dispozitivul este dezvoltat de Google, IBM, Intel și alte companii. Teoretic, un PC cuantic va funcționa de 100 de milioane de ori mai rapid decât de obicei.

Ce este un computer cuantic?

Procesor

Un astfel de dispozitiv de calcul nu funcționează cu biți, ci cu bituri. Din această cauză, un PC cuantic este capabil să prelucreze simultan toate stările posibile ale unui obiect. Dar, în practică, supercomputerele efectuează același număr de operații logice pe minut..

Beneficii

Prototip

Principalul avantaj al noii tehnologii este superioritatea cuantică. Aceasta este capacitatea dispozitivelor de calcul de a rezolva sarcini inaccesibile pentru supercomputere puternice. Nu toți oamenii de știință susțin ideea creării unui astfel de computer. Principalul argument împotriva acestui fapt este imposibilitatea verificării corectitudinii soluției obținute. În timpul calculelor, dispozitivul poate face o greșeală amestecând 0 și 1 și nu va fi posibilă identificarea problemei.

În momentul de față, principala problemă în crearea superiorității cuantice este stabilitatea garniturilor. Aceste elemente necesită o manipulare atentă: zgomotul accidental sau vibrațiile duc la pierderea datelor pe care computerul a fost capabil să le calculeze. Pentru o funcționare stabilă a echipamentului, temperatura ambientală nu trebuie să depășească 20 mK.

Cum funcționează qubit-ul?

Bit și qubit

În computerele standard, informațiile sunt reprezentate în cod binar. Biții pentru stocarea și procesarea datelor iau valorile 0 sau 1. Tranzistoarele efectuează operații matematice, iar rezultatul conversiei codului binar apare pe ecran.

Qubit este o unitate de stocare a informațiilor într-un computer cuantic. În plus față de 0 și 1, poate fi într-o stare de delimitare nedeterminată numită superpoziție. Pentru a obține un qubit, trebuie să luați un atom, să-l fixați și să îl stabilizați, protejându-l de radiațiile externe, să-l legați de un alt atom.

Cu cât mai multe astfel de elemente sunt interconectate, cu atât sistemul este mai stabil. Pentru a depăși un supercomputer clasic, trebuie să legați mai mult de 49 de biți. Este foarte dificil să faci acest lucru: atomii, indiferent de materialele utilizate, sunt întotdeauna instabile.

Calcularea cuantică

Exemplu de calcul

Teoria spune că, fără interacțiune cu alte particule, electronul nu are coordonate fără ambiguitate pe orbita atomică. Doar în timpul măsurării dispare incertitudinea și locația particulei devine cunoscută.

Natura probabilistică a modificărilor permite utilizarea calculului cuantic pentru a căuta în baze de date nestructurate..

Superpoziție și obstrucție

Funcționarea computerului se bazează pe două fenomene mecanice:

  1. Confuzie. Un fenomen în care starea a două sau mai multe obiecte este interdependentă. De exemplu, la 2 fotoni într-o stare încurcată, elicitatea va fi negativă și pozitivă. Relația va rămâne dacă îndepărtați obiecte unul de altul în spațiu.
  2. Superpoziție coerentă. Impactul simultan asupra particulelor de condiții alternative (care se exclud reciproc).

decoerenta

Acesta este un proces în care starea unui sistem cuantic devine incontrolabilă. Decoherența apare atunci când multe cozonați depind unul de celălalt. Problema apare atunci când computerul interacționează cu radiații, raze cosmice sau un câmp magnetic..

Diferite metode sunt utilizate pentru a proteja calculatoarele de la „rulare” la procesele de calcul obișnuite. D-Wave Systems răcește atomii până la zero pentru a-i proteja de influențele externe. Procesorul cuantic este plasat în cochilii de protecție, astfel încât dispozitivul finit este foarte voluminos.

Probabilitatea creării unui PC cuantic

Comparație cu clasic

Un qubit nu poate fi construit din mai multe particule și numai atomii pot fi în starea necesară. În mod implicit, aceste multiple particule sunt dezactivate. Oamenii de știință chinezi și canadieni au încercat să folosească cipuri de fotoni pentru a dezvolta un computer, însă cercetarea nu a reușit.

Tipuri de PC-uri cuantice existente:

  • în cristale de siliciu semiconductor;
  • pe electroni în puncte cuantice cu semiconductor;
  • în microcavități cu o singură cavitate;
  • pe elemente optice liniare;
  • pe ioni într-un cristal unidimensional prins în Pavel.

Calcularea cuantică implică o secvență de operații care sunt efectuate cu unul sau mai multe cbiti, ceea ce provoacă modificări întregului sistem. Sarcina este de a alege dintre toate stările sale cea corectă care dă rezultatul calculelor. Pot exista cât mai multe state, cât mai aproape de adevărat.

Precizia acestor calcule este aproape întotdeauna diferită de unitate..

Istoria creației

Un computer cuantic cu drepturi depline necesită progrese semnificative în fizică. Programarea ar trebui să fie diferită de cea existentă acum. Dispozitivele de calcul cuantice nu vor putea rezolva probleme care sunt peste puterea celor obișnuite, dar vor accelera soluțiile celor cu care se confruntă..

Ultima descoperire a fost crearea procesorului Bristlecone de către Google. În primăvara anului 2018, compania a emis o declarație despre obținerea unui procesor de 72 de cb, dar principiile sale de lucru nu au fost avizate. Se crede că pentru a atinge „superioritatea cuantică”, atunci când un PC începe să depășească obișnuitul, vor fi necesare 49 de cvite. Google a atins condiția, dar probabilitatea erorii de calcul (0,6%) a rămas peste cerință.

Unde pot fi utilizate calculatoarele cuantice?

Dispozitiv și funcții

Criptografia modernă se bazează pe faptul că este imposibil de descompus rapid un număr în 40-50 de caractere. Calculatoarele clasice vor dura 1-2 miliarde de ani pentru a face acest lucru. Un computer cuantic va face aceste calcule matematice în 25 de secunde. Aceasta înseamnă că orice algoritm de criptare poate fi fisurat instantaneu..

Alte aplicații ale dispozitivelor de calcul cuantic:

  • modelarea reacțiilor chimice;
  • Inteligență artificială;
  • dezvoltarea de noi medicamente.

PC-urile cuantice moderne nu știu cum.

Dispozitivele sunt capabile să efectueze un algoritm matematic cu performanțe extraordinare..

Acestea sunt achiziționate de companii mari, de exemplu, pentru a colecta statistici ale utilizatorilor.

Evaluează acest articol
( Încă nu există evaluări )
Adaugă comentarii

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: