procesador Quantum: la descripción, principio de funcionamiento

La computación cuántica, al menos en teoría, por mencionar unas pocas décadas. Los tipos modernos de las máquinas que utilizan la mecánica no clásicos para el manejo potencialmente una incalculable cantidad de datos, se han convertido en un gran avance. Según los desarrolladores, su aplicación fue tal vez la tecnología más sofisticada jamás creado. procesadores cuánticos funcionan a niveles de materia, de las que la humanidad ha conocido hace sólo 100 años. El potencial de estos cálculos es inmensa. El uso de extrañas propiedades cuánticas acelerará los cálculos, por lo que muchas de las tareas que se encuentran actualmente los ordenadores clásicos no puede permitirse el lujo de ser resuelto. Y no sólo en el campo de la química y la ciencia de los materiales. Wall Street también está mostrando interés.

Invertir en el futuro

CME Group ha invertido la empresa de Vancouver 1QB Information Technologies Inc., desarrolla software para los procesadores de tipo Quantum. De acuerdo con los inversores, estos cálculos son propensos a tener el mayor impacto en la industria, que trabajan con grandes cantidades de datos sensibles a tiempo. Un ejemplo de este tipo de clientes son instituciones financieras. Goldman Sachs invirtió en D-Wave Systems, y la empresa In-Q-Tel financiado por la CIA. La primera fabrica máquinas que hacen lo que se llama un "recocido cuántica", es decir. E. Decide el problema de optimización de bajo nivel usando un procesador cuántico. Intel también se dedica a invertir en esta tecnología, aunque se considera que la aplicación de la futura empresa.

¿Por qué hacerlo?

La razón de que la computación cuántica es tan emocionante, reside en su perfecta combinación con el aprendizaje automático. Actualmente, es la principal aplicación para este tipo de cálculos. En parte esto es consecuencia de la idea de un ordenador cuántico – el uso de un dispositivo físico para buscar soluciones. A veces el concepto explicado por el ejemplo de juego Angry Birds. Para simular la interacción de la gravedad y la tableta objetos que chocan CPU utiliza ecuaciones matemáticas. Procesadores Quantum poner este enfoque en su cabeza. Que "tiran" algunos pájaros, y ver lo que sucede. En microchip escrita tarea: es un pájaro, que tirar lo que la trayectoria óptima? Entonces comprobado todas las posibles soluciones, o al menos una gran combinación de ellos, y se da la respuesta. En un cuanto de computadora problemas se resuelven no un matemático, las leyes de la física en lugar de trabajo.

¿Cómo funciona?

Los bloques de construcción básicos de nuestro mundo – la mecánica cuántica. Si nos fijamos en las moléculas, la razón por la cual se forman y se mantienen estables – la interacción de los electrones orbitales. Todos los cálculos de mecánica cuántica están contenidos en cada uno de ellos. Su número crece exponencialmente aumentar el número de electrones simulados. Por ejemplo, 50 electrones existen en dos opciones de 50 grados. Este fenomenalmente gran número, por lo que no puede calcular la actualidad. Teoría de la información de conexión a la física puede señalar el camino a la solución de esos problemas. 50 kubitovnomu equipo puede hacerlo.

El amanecer de una nueva era

De acuerdo con Landon Downs, presidente y co-fundador de 1QBit, procesador cuántico – es posible utilizar la potencia de procesamiento del mundo subatómico, es crucial para obtener nuevos materiales o la creación de nuevos medicamentos. Hay un cambio del paradigma del descubrimiento de una nueva era de diseño. Por ejemplo, la computación cuántica puede ser usado para modelar los catalizadores que permiten extraer de carbono y nitrógeno de la atmósfera, y por lo tanto ayudar a detener el calentamiento global.

A la vanguardia de los avances

comunidad de desarrolladores de esta tecnología es muy excitada y la actividad ocupado. Equipos de todo el mundo en la creación de empresas, corporaciones, universidades y laboratorios del gobierno están construyendo un coche de carreras, que utilizan diferentes enfoques para el procesamiento de información cuántica. Creado qubits superconductores qubits y fichas sobre los iones capturados, que involucró a investigadores de la Universidad de Maryland y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. Microsoft desarrolla un método topológico denominado Q Station, cuya finalidad es aplicar anión no Abeliana cuya existencia no se ha demostrado de manera concluyente.

Año de la brecha probable

Y esto es sólo el principio. A finales de mayo de 2017, la cantidad de procesadores de tipo cuántico están haciendo únicamente algo más rápido o mejor que un ordenador clásico, es cero. Este evento marcará la "superioridad cuántica", pero hasta ahora no ha sucedido. Si bien es probable que esto podría suceder tan pronto como este año. La mayoría de los de adentro, dijo que Google es el claro favorito del grupo, dirigido por el Profesor de Física, Universidad de California en Santa Barbara, John Martin. Su propósito – para lograr cómputo superior con la ayuda del procesador 49-qubit. Por finales de mayo de 2 017 equipo probado con éxito el chip 22-qubit como un paso intermedio hacia el desmantelamiento de superordenador clásica.

¿Cómo empezó todo?

La idea de utilizar la mecánica cuántica para el procesamiento de la información desde hace décadas. Uno de los eventos clave se produjo en 1981, cuando IBM y el MIT organizaron conjuntamente una conferencia sobre física computacional. El famoso físico Richard Feynman propuso construir un ordenador cuántico. Según él, para la simulación debe tomar ventaja de los medios de la mecánica cuántica. Y es un gran desafío, ya que no se ve tan fácil. En procesador cuántico principio de funcionamiento se basa en un número de propiedades extrañas de átomos – superposición y el entrelazamiento. La partícula puede estar en dos estados al mismo tiempo. Sin embargo, cuando se mide será sólo uno de ellos. Y es imposible predecir en qué, excepto desde la perspectiva de la teoría de la probabilidad. Este efecto es la base de un experimento mental del gato de Schrödinger, que está en la caja a la vez vivo y muerto, siempre y cuando el observador no es colarse pío. Nada funciona en la vida cotidiana de esta manera. Sin embargo, alrededor de 1 millón de experimentos llevados a cabo desde principios del siglo XX, muestran que la composición no existe. Y el siguiente paso es encontrar la manera de utilizar este concepto.

procesador cuántico: descripción del trabajo

los bits clásicos pueden tener el valor 0 o 1, es posible multiplicar números, dibujen y así sucesivamente. N. Qubit también puede ser 0 si pierden una línea a través de "puertas lógicas" (d. AND, OR, NOT, etc.), 1 o ambos. Si, por ejemplo, 2 qubit enredado, que los hace perfectamente correlacionada. tipo de procesador cuántico puede utilizar puertas lógicas. T. N. Hadamard puerta, por ejemplo, pone el qubit en un estado de superposición de perfecta. Si la superposición y el entrelazamiento combinan con puertas cuánticas inteligentemente posicionado, que comienzan a desarrollarse el potencial de cálculos subatómicas. 2 permitir el estudio de los qubits 4 estados: 00, 01, 10 y 11. El principio de funcionamiento del procesador cuántico de tal manera que la ejecución de las operaciones de lógica hace que sea posible trabajar con todas las posiciones a la vez. Y el número de estados disponibles es de 2 a la potencia del número de qubits. Por lo tanto, si haces un ordenador cuántico universal de 50 qubits, es teóricamente posible examinar todas las 1.125 mil billones de combinaciones simultáneamente.

Kudity

procesador cuántico en Rusia ver un poco diferente. Científicos de MIPT y el centro de Rusia cuántica crearon "kudity" que representa varios qubits "virtuales" con varios niveles de "energía".

amplitud

tipo de procesador cuántico tiene la ventaja de que la mecánica cuántica se basa en las amplitudes. amplitudes de probabilidad son similares, pero también pueden ser negativos, y los números complejos. Por lo tanto, si se desea calcular la probabilidad de un evento, se puede añadir todo tipo de amplitud de sus opciones de desarrollo. La idea de la computación cuántica es tratar de configurar el patrón de interferencia de modo que algunas de las formas de respuestas incorrectas tuvieron una amplitud positiva, y algunos – un negativo, por lo que sería anulan entre sí. Un camino que conduce a la respuesta correcta tendría amplitudes que están en fase entre sí. El truco es que se necesita para organizar todo, sin saber de antemano cuál es la respuesta correcta. estados cuánticos de manera exponencial en combinación con el potencial de interferencia entre las amplitudes positivas y negativas es una ventaja de este tipo de cálculo.

el algoritmo de Shor

Hay muchas tareas que el equipo no puede resolver. Como el cifrado. El problema es que no es tan fácil de encontrar los factores primos de un número de 200 dígitos. Incluso si el portátil está funcionando con un excelente software, es posible que tenga que esperar durante años para encontrar la respuesta. Por lo tanto, otro hito en la computación cuántica se ha convertido en un algoritmo publicado en 1994 por Peter Shore, es ahora un profesor de matemáticas en el MIT. Su método es encontrar los factores de un gran número mediante el uso de una computadora cuántica, que no existía todavía. De hecho, el algoritmo realiza la operación, que indican el área con la respuesta correcta. Al año siguiente, Shore descubrió un método de corrección de errores cuántica. Entonces, muchos se han dado cuenta que es – un método alternativo de cálculo, que en algunos casos puede ser más poderoso. Luego siguió una oleada de interés de los físicos para crear qubits y puertas lógicas entre ellos. Y ahora, dos décadas más tarde, la humanidad está a punto de crear un ordenador cuántico de pleno derecho.