processeur Quantum: la description, principe de fonctionnement

L'informatique quantique, au moins en théorie, pour ne citer que quelques décennies. types de machines modernes qui utilisent la mécanique non classiques pour traiter potentiellement des quantités incalculables de données, sont devenus une grande percée. Selon les développeurs, leur mise en œuvre était peut-être la technologie la plus sophistiquée jamais créé. processeurs quantiques fonctionnent à des niveaux de la matière, dont l'humanité a connus il y a seulement 100 ans. Le potentiel de ces calculs est immense. L'utilisation des propriétés quantiques bizarres va accélérer les calculs, tant de tâches qui sont actuellement les ordinateurs classiques ne peuvent pas se permettre de résoudre. Et non seulement dans le domaine de la chimie et de la science des matériaux. Wall Street montre également l'intérêt.

Investir dans l'avenir

CME Group a investi la société de Vancouver 1QB Information Technologies Inc., développe des logiciels pour les processeurs de type Quantum. Selon les investisseurs, ces calculs sont susceptibles d'avoir le plus grand impact sur l'industrie, qui travaillent avec de grandes quantités de données sensibles au temps. Un exemple de ces clients sont des institutions financières. Goldman Sachs a investi dans D-Wave Systems et la société In-Q-Tel financé par la CIA. La première fabrique des machines qui font ce qu'on appelle un « recuit quantique », par exemple. E. Décide le problème d'optimisation de bas niveau à l'aide d'un processeur quantique. Intel est également engagé à investir dans cette technologie, même si elle considère que la mise en œuvre de l'activité future.

Pourquoi faire?

La raison pour laquelle l'informatique quantique est tellement excitant, réside dans leur combinaison parfaite avec l'apprentissage de la machine. À l'heure actuelle, il est la principale application de ces calculs. En partie ceci est une conséquence de l'idée d'un ordinateur quantique – en utilisant un dispositif physique pour rechercher des solutions. Parfois, le concept expliqué par l'exemple du jeu Angry Birds. Pour simuler l'interaction de la gravité et la tablette CPU objets entrant en collision utilise des équations mathématiques. Quantum Processeurs mettre cette approche sur la tête. Ils « jettent » quelques oiseaux, et de regarder ce qui se passe. A écrit puce tâche: il est un oiseau, ils jettent ce que la trajectoire optimale? Puis vérifié toutes les solutions possibles, ou tout au moins une combinaison très grand nombre d'entre eux, et la réponse est donnée. Dans un ordinateur quantique problèmes sont résolus pas un mathématicien, les lois du travail de la physique au lieu.

Comment ça marche?

Les éléments de base de notre monde – la mécanique quantique. Si vous regardez les molécules, la raison pour laquelle ils sont formés et restent stables – l'interaction des orbitales électroniques. Tous les calculs de mécanique quantique sont contenus dans chacun d'eux. Leur nombre augmente de façon exponentielle augmenter le nombre d'électrons simulés. Par exemple, 50 électrons existent dans deux options 50 degrés. Ce phénoménalement nombre important, donc il ne peut pas calculer aujourd'hui. théorie de l'information de connexion à la physique peut ouvrir la voie à la résolution de ces problèmes. 50 ordinateur kubitovnomu peut le faire.

L'aube d'une nouvelle ère

Selon Landon Downs, président et co-fondateur de 1QBit, processeur quantique – il est possible d'utiliser la puissance de traitement du monde subatomique, il est crucial d'obtenir de nouveaux matériaux ou la création de nouveaux médicaments. Il y a un changement du paradigme de découverte à une nouvelle ère de conception. Par exemple, l'informatique quantique peut être utilisé pour modéliser des catalyseurs qui permettent d'extraire de l'atmosphère carbone et d'azote, et contribuer ainsi à stopper le réchauffement climatique.

A la pointe du progrès

communauté des développeurs de cette technologie est extrêmement excité et intense activité. Les équipes à travers le monde dans des start-ups, les entreprises, les universités et les laboratoires gouvernementaux construisent une voiture de course, qui utilisent différentes approches de traitement de l'information quantique. Créé qubits supraconducteurs qubits et puces sur les ions capturés, ce qui impliquait des chercheurs de l'Université du Maryland et l'Institut national des normes et de la technologie. Microsoft développe l'approche topologique Station appelée Q, dont le but est d'appliquer anion non abélien dont l'existence n'a pas été prouvée de façon concluante.

Année percée probable

Et c'est seulement le début. A la fin du mois de mai 2017, le nombre de processeurs de type quantique font quelque chose unique plus vite ou mieux qu'un ordinateur classique, est égal à zéro. Cet événement mettra la « supériorité quantique », mais jusqu'à présent, il n'a pas eu lieu. Bien qu'il soit probable que cela pourrait se produire dès cette année. La plupart des initiés dit que Google est le grand favori du groupe, dirigé par le professeur de physique, Université de Californie à Santa Barbara, John Martin. Son but – pour atteindre l'informatique supérieure à l'aide du processeur 49 qubits. A la fin de mai 2017 équipe a testé avec succès la puce 22-qubit comme une étape intermédiaire vers le démantèlement du super-ordinateur classique.

Comment tout a commencé?

L'idée d'utiliser la mécanique quantique pour le traitement de l'information depuis des décennies. L'un des événements importants sont survenus en 1981, IBM et MIT ont organisé conjointement une conférence sur la physique de calcul. Le célèbre physicien Richard Feynman a proposé de construire un ordinateur quantique. Selon lui, pour la simulation devrait tirer parti des moyens de la mécanique quantique. Et c'est un grand défi, car il ne semble pas si facile. Dans processeur quantique principe de fonctionnement est basé sur un certain nombre de propriétés étranges des atomes – superposition et l'enchevêtrement. La particule peut être dans deux états en même temps. Cependant, lors de la mesure il sera juste un d'entre eux. Et il est impossible de prédire où, à l'exception du point de vue de la théorie des probabilités. Cet effet est la base d'une expérience de pensée de chat de Schrödinger, qui est dans la boîte simultanément mort et vivant aussi longtemps que l'observateur de se faufiler peep. Rien ne fonctionne dans la vie quotidienne de cette façon. Cependant, environ 1 million d'expériences menées depuis le début du XXe siècle, montrent que la composition existe. Et l'étape suivante est de déterminer comment utiliser ce concept.

processeur Quantum: description de travail

les bits classiques peuvent avoir la valeur 0 ou 1, il est possible de multiplier le nombre, de dessiner des images et ainsi de suite. N. qubit peut également être 0 s'ils ratent une ligne à travers des « portes logiques » (d. AND, OR, NOT, etc.), 1 ou les deux. Si, par exemple, 2 qubit empêtré, il les rend parfaitement corrélées. de type processeur quantique peut utiliser des portes logiques. T. N. porte Hadamard, par exemple, met le qubit dans un état de superposition parfaite. Si la superposition et l'enchevêtrement combinés avec des portes quantiques savamment positionnées, qui commencent à se déployer le potentiel des calculs subatomiques. 2 permettre l'étude des qubits 4 états: 00, 01, 10 et 11. Le principe de fonctionnement du processeur quantique de telle sorte que l'exécution des opérations logiques permet de travailler avec toutes les positions à la fois. Et le nombre d'états disponibles est 2 à la puissance du nombre de qubits. Donc, si vous faites un ordinateur quantique universel 50 qubits, il est théoriquement possible d'examiner toutes les combinaisons 1.125 quadrillions simultanément.

Kudity

processeur quantique en Russie voir un peu différemment. Des scientifiques de MIPT et le centre quantique russe a créé « kudity » représentant plusieurs niveaux qubits « virtuels » avec divers « énergie ».

amplitude

de type processeur quantique présente l'avantage que la mécanique quantique est basée sur les amplitudes. amplitudes de probabilité sont similaires, mais ils peuvent aussi être négatif, et des nombres complexes. Donc, si vous voulez calculer la probabilité d'un événement, vous pouvez ajouter toutes sortes d'amplitude de leurs options de développement. L'idée de l' informatique quantique est d'essayer d'installer le motif d'interférence de sorte que quelques – unes des façons de mauvaises réponses avaient une amplitude positive, et certains – un négatif, afin qu'ils annulent. Un chemin qui mène à la bonne réponse aurait des amplitudes qui sont en phase avec l'autre. L'astuce est que vous devez tout organiser, sans savoir à l'avance ce que la réponse est correcte. Ainsi, les états quantiques exponentielles en combinaison avec le potentiel d'interférence entre les amplitudes positives et négatives est un avantage de ce type de calcul.

L'algorithme de Shor

Il y a beaucoup de tâches que l'ordinateur est incapable de résoudre. Telles que le cryptage. Le problème est qu'il est pas si facile de trouver les facteurs premiers d'un nombre à 200 chiffres. Même si l'ordinateur portable est en cours d'exécution avec un excellent logiciel, vous devrez peut-être attendre des années pour trouver la réponse. Par conséquent, une autre étape importante dans l'informatique quantique est devenu un algorithme publié en 1994 par Peter Shore, est maintenant professeur de mathématiques au MIT. Sa méthode est de trouver les facteurs d'un grand nombre en utilisant un ordinateur quantique, qui n'existait pas encore. En fait, l'algorithme effectue l'opération, qui indiquent la zone avec la bonne réponse. L'année suivante, Shore a découvert une méthode de correction d'erreur quantique. Ensuite, beaucoup ont compris qu'il est – une autre méthode de calcul, qui, dans certains cas, peut être plus puissant. Puis a suivi un regain d'intérêt des physiciens pour créer qubits et portes logiques entre eux. Et maintenant, deux décennies plus tard, l'humanité est sur le point de créer un ordinateur quantique à part entière.