Kvante-computere. Hvorfor dem endnu, selv om de allerede har?

Dato:

2019-08-11 12:52:19

Visninger:

923

Vurdering:

1Like 0Dislike

Share:

Kvante-computere. Hvorfor dem endnu, selv om de allerede har? Source:

For Halvtreds år siden, smartphones ville have syntes helt magisk computere. Lige så klassisk computere har været næsten utænkeligt, at de tidligere generationer, og i dag står vi over fødslen af en helt ny type design: noget så mystisk, at det kan kaldes magi. Det er kvante-computere. Hvis ordet "quantum" er ukendte for dig du er ikke alene. Denne meget cool, lille, følsomme og meget mærkelig verden kan synes tvivlsom system, som det er foreslået at bygge en kommerciel beregningsmæssige maskine, men det er præcis, hvad du arbejder på IBM , Rigetti Computing og andre virksomheder.

I januar, CES i rammerne af initiativet IBM Q viste System (se ovenfor): en blændende, yndefulde og lignende lysekrone af den bil, der blev den første integrerede universelt system af quantum computing til kommercielt brug, som kunne spille på alle.

Om potentialet i quantum computere hørt, sandsynligvis, alle: egenskaber quantum fysik tilbyde massivt parallel computing ordninger, som sandsynligvis vil give et stort spring i behandlingen af magt og de overgår ethvert transistor-baseret supercomputere, som vi kan stå over for i dag og i morgen. De vil revolutionere inden for kemi, medicin, materialer, videnskaben og machine learning.

Men hvad gør quantum computere, så kraftfulde? Lad os aftale.

Hvad er et øjebliksbillede?

For startere, kan huske, hvordan er kvante-computere.

The Secret til deres evner, at de manipulere qubits. Alt håndterer den klassiske computer — tekst, billeder, videoer og så videre — består af lange rækker af nuller og ettaller, eller bits. I sagens natur bit repræsenterer en tilstand af to: on/off eller forbundet til den elektriske kredsløb eller ikke. I moderne computere, bits er normalt repræsenteret ved elektriske spænding eller strøm puls.

Kvante-computere, derimod, er afhængige af qubits. Som binære bits, qubits er grundlaget for beregningen, med én stor forskel: den qubits tendens til at være superledere, elektroner eller andre sub-atomare partikler. Det er ikke overraskende, at manipulation af qubits repræsentere komplekse videnskabelige og tekniske problemer. IBM, for eksempel, bruger flere lag af superledende kredsløb, der er i et kontrolleret miljø, og efterhånden nedkøles til en temperatur, som er lavere end deep space er tæt på det absolutte nulpunkt.

Siden qubits bor i quantum virkelighed, de har en bemærkelsesværdig kvantemekaniske egenskaber.

Superposition, indvikling og interferens

Hvis bit til at give som en mønt med en ørn (0) eller haler (1), qubits er repræsenteret ved en spinning mønt: i en vis forstand, de er begge ørne, og haler, og hver stat har en vis sandsynlighed. Forskere bruge kalibreret mikrobølgeovn impulser til at sætte bendt i en superposition, på samme måde som de andre frekvens og varighed af disse impulser kan vende øjebliksbillede, så det var i en anden stat (men stadig i en superposition).

På grund af superposition af de enkelte øjebliksbillede, som kan udgøre meget mere information end den binære smule. Dette skyldes til dels det faktum, at når den oprindelige indgang qubits kan gå gennem brute-force et stort antal af mulige udfald på den samme tid. Det endelige svar vises kun, når forskerne måle qubits — også ved hjælp af mikrobølge-signaler — hvad der gør dem "sammenbrud" i en binær tilstand. Ofte er forskerne nødt til at lave beregninger flere gange for at kontrollere svar.

Den Forvirring, der er endnu mere forbløffende. Anvendelse af mikrobølgeovn pulser på et par af qubits kan forvirre dem, så de vil altid eksistere i den samme kvantemekaniske tilstand. Det giver forskerne mulighed for at manipulere entangled par af qubits, blot ved at ændre tilstanden af en af dem, selv om de er fysisk adskilt af en stor afstand, og dermed "spooky action på afstand". På grund af den forudsigelige karakter af involvering, tilsætning af qubits eksponentielt øger den beregningsmæssige effekt af en quantum computer.

Indblanding — den sidste af de egenskaber, der gennemfører quantum algoritmer. Forestil dig, rullende bølger: nogle gange er de presser hinanden til at handle konstruktivt), og nogle gange er slukket (destruktiv). Brug interferens giver forskerne mulighed for at kontrollere staten, en styrkelse af de signaler, der fører til det korrekte svar, og annullerer dem, der giver de forkerte svar.

Hvordan programmerbar quantum computere?

De Vigtigste mål er til at indkode en del af problemet i komplekse quantum state hjælp qubits, og derefter at manipulere med, at betingelsen for at bringe det til en form for løsning, der kan måles efter sammenbruddet af superpositions i en deterministisk sekvens af nuller (0), og (1).

At Forstå? Læs igen.

Lyder kompliceret, men da alle de termer, vi har allerede diskuteret, kan forstå.

Som det er tilfældet med klassiske programmering, forskere er ved at udvikle et sprog Samling sprog lavt niveau, at den maskine, der forstår, at det er bedre at gå fra dem til høj-niveau sprog og grafiske brugergrænseflader, er det mere hensigtsmæssigt, at det menneskelige sind. IBM Qiskit, for eksempel, giver eksperimentatorer at oprette opgaver, og træk og slip logik elementer.

Dæmon dekohærens

Hvorfor quantum computere er endnu ikke solgt på hvert hjørne? I en vis forstand, forskere forsøger at byggeperfekt maskine ud af ufuldkomne dele. Kvante-computere, der er ekstremt følsomme over for forstyrrelser, støj og andre miljømæssige påvirkninger, der gør deres quantum staten til at vakle og forsvinde. Denne effekt kaldes dekohærens.

For nogle eksperter dekohærens er et problem, der begrænser en quantum computation. Selv med alle de observerede foranstaltninger, den støj, der kan sive ind i beregningerne. Forskerne kunne lagre kvanteinformation, så længe det ikke mister sin integritet under indflydelse af dekohærens, som begrænser antallet af beregninger, der kan udføres i en række.

Den Fine karakter af quantum computing er også grunden til, at blinde tilføje qubits at systemet vil ikke nødvendigvis gøre det mere magtfulde. Fejltolerance er grundigt undersøgt inden for quantum computing: logik, tilføjer qubits kan kompensere for nogle problemer, men at skabe en enkelt, pålidelig farsere til at overføre de nødvendige data for millioner af fejlkorrektion qubits. Og vi har dem i dag, er ikke større end 128. Måske kan hjælpe intelligente algoritmer, som også er ved at blive udviklet.

kvante-Simulering med brug af kvante computere

Som big data er nu et varmt emne, man ville forvente, at kvante-computere, der vil være bedre til at håndtere store datamængder end klassisk. Men det er det ikke.

I Stedet, kvante-computere, der er særligt gode i modellering natur. For eksempel, quantum computing kan anvendes til mere effektivt at bygge molekyler af stoffer, fordi de dybest set arbejder på samme grundlag som de molekyler, at de forsøger at simulere. Beregningen af den kvantemekaniske tilstand af et molekyle er en utrolig kompliceret opgave, som er næsten umuligt med vores computere, men kvante-computere, der kan håndtere hendes begejstring.

På samme måde, quantum computing kan revolutionere området for materiale videnskab eller udveksling af information. Tak til indvikling, qubits, fysisk langt fra hinanden, kan skabe en kanal for transmission af information fra et videnskabeligt synspunkt ville det være sikrere for vores eksisterende kanaler. Kvante-Internet, er ganske muligt.

Men det mest interessante er, at vi ikke selv kender det udvalg af fantastiske spørgsmål, som kan forsøge at løse kvante-computere. Bare at have en kommerciel quantum computer og giver folk mulighed for at arbejde sammen med ham, kunne vi finde nye interessante områder, der er relevante for denne fantastiske nye teknologi.

Og hvad problem ville forsøge at løse på en kvante-computer, du har brug for? Fortælle os .

Anbefalet

Er det muligt digitale udødelighed og om det

Er det muligt digitale udødelighed og om det

hvornår vil man blive udødelig gennem digitale teknologier. Det tror jeg ikke. Og du? I 2016, den yngste datter Jang JI-sen Dette døde af den sygdom, der er forbundet med blod. Men i februar, moderen blev genforenet med sin datter i virtual reality. ...

Hvorfor dårlig lange sidde ved computeren og sådan fix det

Hvorfor dårlig lange sidde ved computeren og sådan fix det

jeg har for nylig foretaget en lille undersøgelse blandt venner og bekendte om, hvordan de vurderer deres effektivitet, når du arbejder eksternt. Næsten alle, jeg kender — nu arbejder hjemmefra med computer og telefon. Og, som det viste sig, at...

Parametrisk arkitektur: kan kunstig intelligens til at designe byer?

Parametrisk arkitektur: kan kunstig intelligens til at designe byer?

Når du tænker på fremtiden, hvilke billeder der opstå foran dine øjne? Som en elsker af retro-futurisme – en genre, som er baseret på repræsentation af mennesker i fortiden om fremtiden, vil jeg altid forestillet mig at byen i fremtiden bygget bygnin...

Bemærkninger (0)

Denne artikel har ingen kommentarer, vær den første!

Tilføj kommentar

Relateret Nyt

IBM opfandt

IBM opfandt "Moores lov" til kvante-computere

IBM har foreslået at bruge et mål for "quantum volume", som forventes at blive fordoblet hvert år — og det vil svare til, at Moore ' s lov, som er observeret i traditionelle design. Ifølge Moore ' s lov antallet af transistorer på...

Fysikere har beregnet, at den tid af staten superposition af graphene qubits

Fysikere har beregnet, at den tid af staten superposition af graphene qubits

Mulighed for praktisk anvendelse af kvantecomputere et skridt nærmere takket være grafén. Eksperter fra Massachusetts Institute of technology og deres kolleger fra andre forsknings-institutioner, som var i stand til at beregne den...

På MIT anvendes en biologisk virus med henblik på at fremskynde din computer

På MIT anvendes en biologisk virus med henblik på at fremskynde din computer

når computeren (og enhver anden elektronisk enhed) behandler de data, der er en lille forsinkelse, der er at sige, overførsel af information "fra et udstyr til et andet" (fx fra hukommelse til fysisk). Den mere kraftfulde komponen...

Nye partikler kunne åbne vejen for fotoniske computere

Nye partikler kunne åbne vejen for fotoniske computere

Alle moderne elektroniske enheder bruger til at videregive oplysninger af elektroner. Nu i fuld gang, udvikling af kvante computere, som mange anser for den fremtidige udskiftning af traditionelle enheder. Der er imidlertid en and...

Ny computer type arkitektur af hjernen kan forbedre databehandling metoder

Ny computer type arkitektur af hjernen kan forbedre databehandling metoder

Forskere fra IBM er ved at udvikle en ny computer arkitektur, der vil være bedre egnet til at håndtere stigende mængder af data, der kommer fra algoritmer for kunstig intelligens. De henter deres inspiration fra den menneskelige h...

Selskabet D-Bølge har lanceret en åben og fri platform for quantum computing

Selskabet D-Bølge har lanceret en åben og fri platform for quantum computing

Med den store udbredelse af kvante-computere brug for til at producere en reel revolution i det område af datalogi, der giver ikke kun ekstra strøm, men har også forbedret ydeevne i cybersecurity. Vi har allerede quantum computer...

Udflugt til Museet for computere, der har ændret verden

Udflugt til Museet for computere, der har ændret verden

en eller anden grund, gamle computere ikke bliver klassikere. Få mennesker indeholder dem med den samme bekymring som indeholder antikke møbler og biler. Formentlig grunden til, at de er ikke egnet til brug i den moderne verden, s...

9-th generation af Intel CPU med 8 kerner vil blive præsenteret oktober 1

9-th generation af Intel CPU med 8 kerner vil blive præsenteret oktober 1

der var rygter om, at Intel introducerede 9 generation af processorer i oktober. Selv om den 10-nanometer chips Kanon Søen virksomheden blev udsat til 2019, de opdateringer, dette år vil være baseret på forbedring af de eksisteren...

Historien om den første Macintosh-computer, der er hovedkvarter for Microsoft

Historien om den første Macintosh-computer, der er hovedkvarter for Microsoft

for Ikke så længe siden historien om den første visitkort af bill gates og Paul Allen, der er gemt i udstillingshallen af hovedkvarteret for Microsoft er til rådighed til at besøge. I dette værelse er der noget andet værd at bemær...

Historien om den første visitkort af bill gates og Paul Allen

Historien om den første visitkort af bill gates og Paul Allen

Alle med noget i gang. Microsoft startede med to venner, der besluttede at skrive software til microcomputer. De startede en virksomhed, og gav mig til visitkort. I dag, disse visitkort, der er gemt i Microsofts hovedkvarter i Red...

Brugere af computere begyndte at true med offentliggørelsen af personlige videoer og browser-historik

Brugere af computere begyndte at true med offentliggørelsen af personlige videoer og browser-historik

computer-Brugere rundt om i verden er begyndt at modtage e-mails fra Fidus til at presse penge. Afhængigt af, hvem der har sendt brevet, at indholdet kan ændre sig. Men kolleger fra Business Insider var i stand til at udtrække gæn...

7 laptops for dem, der ønsker at købe det bedste

7 laptops for dem, der ønsker at købe det bedste

Hvis du ønsker at købe den mest effektive bærbare computer i dag, er du nødt til at se på den model med et premium design og materialer, med høj opløsning skærm, processor og 16 gigabyte RAM. I dette tilfælde, du har valget ikke e...

Hackere stjal filer af den AMERIKANSKE hær, men de kunne ikke sælge dem selv til $ 150

Hackere stjal filer af den AMERIKANSKE hær, men de kunne ikke sælge dem selv til $ 150

den Hacker har gættet at bruge sårbarheden af routere til at få adgang til filer af den AMERIKANSKE hær. De opnåede data, som han forsøgte at sælge på forum på darknet, men var ude af stand til at finde en interesseret køber, selv...

Hemmelig

Hemmelig "lomme" Surface fra Microsoft med en folde-skærm

Microsoft arbejder på en mystisk ny enhed fra Overfladen har mindst et par år. Den enhed, med kodenavnet "Andromeda" flere gange var blinkede i patenter, rapporter, referencer i operativsystemet, og bør omfatte design med dobbelt ...

Ansatte i

Ansatte i "Kaspersky Lab" fundet unkillable computer virus

Næsten hver dag på world wide web til at finde nogle nye computer vira. Og meget sjældent sker, således at virus ikke kan blive ødelagt. Desuden, en sjælden virus er i stand til at skjule år, fra anti-virus udviklere. Men, ifølge ...

Hvorfor er AI stadig ikke mestrer oversættelse sprog?

Hvorfor er AI stadig ikke mestrer oversættelse sprog?

I myten om babelstårnet de mennesker, der har besluttet at bygge et tårn by, der ville komme til himlen. Og så er Skaberen indså, at intet ville afskrække folk og forestiller sig, de er ikke værd at den gider. Så Gud skabte forske...

Alvorlige kvante-computere, der er klar til brug. Hvad kan de gøre?

Alvorlige kvante-computere, der er klar til brug. Hvad kan de gøre?

I en lille laboratorium i det frodige landskab omkring hundrede km Nord for new York city fra loftet hænger et komplekst virvar af rør og elektronik. Denne computer, selv hvis kaotisk udseende. Og det er ikke en almindelig compute...

Windows-10 i den nye mode længere for at spare energi

Windows-10 i den nye mode længere for at spare energi

de mere vanskelige opgave — jo mere vil det tage energi. Men den moderne edb-udstyr, er meget stærk, også ofte arbejde fra batteriet. Og der er behov for at spare energi. Vi taler mest om bærbare computere, tabletter og smar...

Intel er ved at udvikle spin qubits, der opererer ved højere temperaturer

Intel er ved at udvikle spin qubits, der opererer ved højere temperaturer

Intel fortsætter med at investere i ny teknologi, og en af hendes seneste interesser — quantum computation. Sidste efterår præsenterede den første quantum processor på grundlag af 17 qubits, og i sidste CES, en af de største...

I Rusland vil skabe en 50-Kubany quantum computer

I Rusland vil skabe en 50-Kubany quantum computer

Grundlaget for advanced studies, Moscow state University, WEB og en række andre russiske organisationer dannet et konsortium, hvis formål er udviklingen af en kvantecomputer, der består af ikke mindre end 50 qubits, sagde tryk på ...