Kvantno se računanje, barem u teoriji, govori već nekoliko desetljeća. Moderni tipovi strojeva koji koriste ne-klasične mehanike za rukovanje potencijalno velikim količinama podataka postali su veliki proboj. Prema programerima, njihova je implementacija, očito, bila najsofisticiranija tehnologija ikada stvorena. Kvantni procesori rade na razinama materije, koje je čovječanstvo naučilo prije samo 100 godina. Potencijal takvih izračuna je ogroman. Korištenje kvantnih kvantnih svojstava ubrzat će izračune, tako da će biti riješeni mnogi zadaci koji trenutno nisu izvedivi za klasična računala. I to ne samo u području kemije i znanosti o materijalima. Wall Street je također zabrinut.

Ulaganje u budućnost

CME Group je uložio u Vancouver, Inc. 1QB Information Technologies Inc., razvija softver za kvantne procesore. Prema investitorima, takvi izračuni vjerojatno će imati najveći utjecaj na industrije koje rade s velikim količinama vremenski osjetljivih podataka. Primjer takvih potrošača su financijske institucije. Goldman Sachs je uložio u D-Wave sustave, a In-Q-Tel tvrtka financira CIA. Prvi proizvodi strojeve koji čine ono što se naziva "kvantno žarenje", tj. Rješava probleme optimizacije na niskoj razini uz pomoć kvantnog procesora. Intel također ulaže u ovu tehnologiju, iako smatra da je njezina implementacija stvar budućnosti.

Zašto je to potrebno?

Razlog tome je kvantniIzračuni su toliko fascinantni, da su u njihovoj savršenoj kombinaciji s strojnim učenjem. To je trenutno glavna aplikacija za takve izračune. To je djelomično posljedica same ideje kvantnog računala - korištenja fizičkog uređaja za pronalaženje rješenja. Ponekad se ovaj koncept objašnjava primjerom igre Angry Birds. Za simulaciju gravitacije i interakcije objekata okrenutih prema CPU tablet koristi matematičke jednadžbe. Kvantni procesori stavljaju takav pristup od glave do pete. Oni "bacaju" nekoliko ptica i vide što se događa. Mikročip bilježi zadatak: ove ptice bačene su, koja je optimalna putanja? Potom se provjeravaju sva moguća rješenja, ili barem vrlo velika njihova kombinacija, te se daje odgovor. U kvantnom računalu problem ne rješava matematičar, već zakon fizike.

Kako djeluje?

Glavni gradivni elementi našeg svijeta su kvantno-mehanički. Ako pogledate molekulu, onda je razlog zbog kojeg se oni formiraju i ostaju stabilna interakcija njihovih elektronskih orbitala. Svi kvantno-mehanički izračuni sadržani su u svakom od njih. Njihov broj eksponencijalno povećava broj simuliranih elektrona. Na primjer, za 50 elektrona postoji 2 u 50. stupnju mogućih opcija. To je fenomenalno velika količina, tako da ju je danas nemoguće izračunati. Povezivanje teorije informacija s fizikom može ukazati na način rješavanja takvih problema. Računalo od 50-qubit može to učiniti.

Zora nove ere

Prema LandonuDowns, predsjednik i suosnivač 1QBit, kvantnog procesora, je sposobnost korištenja računalnih moći subatomskog svijeta, što je od velike važnosti za dobivanje novih materijala ili stvaranje novih lijekova. Postoji prijelaz iz paradigme otkrića u novo razdoblje dizajna. Na primjer, kvantno računanje može se koristiti za simulaciju katalizatora koji omogućuju izlučivanje ugljika i dušika iz atmosfere, čime se pomaže zaustaviti globalno zagrijavanje.

Razvojna zajednica ove tehnologije iznimno je uznemirena i aktivno sudjeluje u naprednom napretku

. Timovi širom svijeta u startupima, korporacijama, sveučilištima i vladinim laboratorijima neizbježno grade automobile koji koriste različite pristupe obradi kvantnih informacija. Superprovodni qubit čipovi i kocke na zarobljenim ionima stvorili su istraživači sa Sveučilišta Maryland i Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju SAD-a. Microsoft razvija topološki pristup pod nazivom Q Station, čija je svrha koristiti ne-abelovski anion čije postojanje još nije u potpunosti dokazano.

Godina vjerojatnog probijanja

I to je samo početak. Od kraja svibnja 2017. broj procesora kvantnog tipa, koji definitivno rade nešto brže ili bolje od klasičnog računala, je nula. Takav događaj će uspostaviti "kvantnu prednost", ali dok se to ne dogodi. Iako je vjerojatno da bi se to moglo dogoditi ove godine. Većina insidera kaže da je to očigledan favoritje Google grupa koju predvodi John Martin, profesor fizike na Sveučilištu California u Santa Barbari. Njegov je cilj postići računsku prednost s 49-bitnim procesorom. Krajem svibnja 2017. tim je uspješno testirao 22-bitni čip kao prijelazni korak za rastavljanje klasičnog superračunala.

Gdje je sve počelo?

Ideje o korištenju kvantne mehanike za obradu informacija desetljećima. Jedan od ključnih događaja dogodio se 1981. godine, kada su IBM i MIT zajednički organizirali konferenciju o računalnoj fizici. Poznati fizičar Richard Feynman predložio je izgradnju kvantnog računala. Prema njemu, za modeliranje je potrebno koristiti sredstva kvantne mehanike. A to je veliki zadatak, jer ne izgleda tako jednostavno. U kvantnom procesoru, načelo djelovanja temelji se na nekoliko čudnih svojstava atoma - superpozicija i konfuzija. Čestica može biti u dva stanja istovremeno. Međutim, u mjerenju će se pojaviti samo u jednom od njih. I nemoguće je predvidjeti u kojem, osim sa stajališta teorije vjerojatnosti. Taj učinak leži u srcu misaonog eksperimenta s mačkom Schrödingerom, koja je u kutiji i živa i mrtva u isto vrijeme dok promatrač ne potajno ne pogleda tamo. Ništa u svakodnevnom životu ne funkcionira ovako. Ipak, oko milijun eksperimenata provedenih od početka dvadesetog stoljeća pokazuje da superpozicija doista postoji. I sljedeći korak je utvrditi kako se koristi ovaj koncept.

Kvantni procesor: opis posla

Klasični bitovi mogu imati vrijednosti 0 ili 1. Ako ih preskočite kroz niz "logički ventili" (AND, OR, NO, itd.), Možete pomnožiti brojeve, crtati slike itd. Kubit može uzeti vrijednosti od 0 1 ili oboje istovremeno. Ako su, recimo, 2 qubita zbunjujuća, onda ih to čini apsolutno koreliranim. Procesor kvantnog tipa može koristiti logičke ventile. Mr. T .. Hadamardov ventil, na primjer, stavlja qubit u stanje savršene superpozicije. Ako se superpozicija i zbunjenost razumno kombiniraju s lociranim kvantnim ventilima, tada se potencijal subatomskih izračuna počinje razvijati. 2 qubita omogućuju vam da istražite 4 stanja: 000110 i 11. Princip kvantnog procesora je takav da izvršavanje logičke operacije omogućuje rad s svim položajima odmah. Broj dostupnih stanja je 2 u broju kubita. Dakle, ako napravite univerzalno kvantno računalo od 50 qubit, možete teoretski istražiti svih 1125 kvadrilionskih kombinacija odjednom.