Kvantecomputer

Indholdet af artiklen



At √łge computerkraften til teknologi er en af ‚Äč‚Äčhovedopgaverne for forskere og ingeni√łrer. En kvantecomputer kan l√łse det. Enheden udvikles af Google, IBM, Intel og andre virksomheder. Teoretisk fungerer en kvante-pc 100 millioner gange hurtigere end normalt.

Hvad er en kvantecomputer?

CPU

En s√•dan computerenhed fungerer ikke med bits, men med qubits. P√• grund af dette er en kvante-pc i stand til samtidig at behandle alle mulige tilstande for et objekt. Men i praksis udf√łrer supercomputere det samme antal logiske operationer pr. Minut..

Fordele

Prototype

Den st√łrste fordel ved den nye teknologi er kvanteoverlegenhed. Dette er computerenhedernes evne til at l√łse opgaver, der er utilg√¶ngelige for magtfulde supercomputere. Ikke alle forskere st√łtter ideen om at oprette en s√•dan pc. Hovedargumentet mod dette er umuligheden af ‚Äč‚Äčat verificere rigtigheden af ‚Äč‚Äčden opn√•ede l√łsning. Under beregninger kan enheden g√łre en fejl ved at blande 0 og 1 sammen, og det vil ikke v√¶re muligt at identificere problemet.

I √łjeblikket er hovedproblemet ved at skabe kvanteoverlegenhed stabiliteten af ‚Äč‚Äčqubits. Disse elementer kr√¶ver omhyggelig h√•ndtering: utilsigtet st√łj eller vibrationer f√łrer til tab af data, som computeren var i stand til at beregne. For stabil drift af udstyret b√łr omgivelsestemperaturen ikke v√¶re mere end 20 mK.

Hvordan fungerer qubit?

Bit og qubit

I standardcomputere er information repr√¶senteret i bin√¶r kode. Bitene til lagring og behandling af data tager v√¶rdierne 0 eller 1. Transistorer udf√łrer matematiske operationer, og resultatet af den bin√¶re kodekonvertering vises p√• sk√¶rmen.

Qubit er en enhed med informationslagring i en kvantecomputer. Ud over 0 og 1 kan det v√¶re i en ubestemt gr√¶nsetilstand kaldet superposition. For at f√• en kvbit, skal du tage et atom, fikse og stabilisere det, beskytte det mod udend√łrs str√•ling, binde det til et andet atom.

Jo flere s√•danne elementer er forbundet, jo mere stabilt fungerer systemet. For at overg√• en klassisk supercomputer skal du binde mere end 49 qubits. Det er meget vanskeligt at g√łre dette: Atomer, uanset hvilke anvendte materialer, er altid ustabile.

Kvanteberegning

Beregningseksempel

Teorien siger, at uden interaktion med andre partikler har elektronet ikke entydige koordinater i atombanen. Kun under m√•ling forsvinder usikkerheden, og placeringen af ‚Äč‚Äčpartiklen bliver kendt.

√Ündringernes sandsynlighed er det muligt at anvende kvanteberegning til at s√łge p√• ustrukturerede databaser..

Superposition og tilsl√łring

Computerdrift er baseret på to mekaniske fænomener:

  1. Forvirring. Et f√¶nomen, hvor tilstanden af ‚Äč‚Äčto eller flere genstande er indbyrdes afh√¶ngig. F.eks. I 2 fotoner i en sammenfiltret tilstand vil helhed v√¶re negativ og positiv. Forholdet forbliver, hvis du fjerner objekter fra hinanden i rummet.
  2. Sammenh√¶ngende superposition. Den samtidige p√•virkning af partiklen af ‚Äč‚Äčalternative (gensidigt eksklusive) forhold.

dekohærens

Dette er en proces, hvor tilstanden af ‚Äč‚Äčet kvantesystem bliver ukontrollerbar. Decoherence opst√•r, n√•r mange qubits afh√¶nger af hinanden. Problemet opst√•r, n√•r computeren interagerer med str√•ling, kosmiske str√•ler eller et magnetfelt..

Forskellige metoder bruges til at beskytte computere fra at “rulle” til de s√¶dvanlige computerprocesser. D-Wave Systems afk√łler atomer til nul for at beskytte dem mod ydre p√•virkninger. Kvanteprocessoren anbringes i beskyttelsesskaller, s√• den f√¶rdige enhed er meget volumin√łs.

Sandsynligheden for at oprette en kvante-pc

Sammenligning med klassiker

En kvbit kan ikke bygges fra flere partikler, og kun atomer kan v√¶re i den kr√¶vede tilstand. Som standard er disse flere partikler uindstillede. Kinesiske og canadiske forskere fors√łgte at bruge fotonchips til at udvikle en computer, men forskning var ikke succesrig.

Eksisterende typer af kvante-pc’er:

  • i halvleder-siliciumkrystaller;
  • p√• elektroner i halvlederm√¶ngder;
  • i mikroatomer med enkelt atom;
  • p√• line√¶re optiske elementer;
  • p√• ioner i en endimensionel krystal fanget i Paul.

Kvanteberegning involverer en sekvens af operationer, der udf√łres med en eller flere qubits, hvilket medf√łrer √¶ndringer i hele systemet. Opgaven er at v√¶lge det korrekte, der giver resultatet af beregningerne fra alle dets tilstande. Der kan v√¶re s√• mange stater som muligt, s√• t√¶t som muligt p√• det sande.

N√łjagtigheden af ‚Äč‚Äčdisse beregninger er n√¶sten altid forskellig fra enhed..

Skabelseshistorie

En fuldgyldig kvante-pc kr√¶ver betydelige fremskridt inden for fysik. Programmering skal v√¶re anderledes end nuv√¶rende. Quantum computing-enheder vil ikke v√¶re i stand til at l√łse problemer, der overstiger almindelige enheds magt, men vil fremskynde l√łsningen af ‚Äč‚Äčdem, de h√•ndterer..

Det seneste gennembrud var oprettelsen af ‚Äč‚ÄčBristlecone-processoren af ‚Äč‚ÄčGoogle. I for√•ret 2018 udsendte virksomheden en erkl√¶ring om at f√• en 72-qubit processor, men dens principper for arbejde godkendte ikke. Det antages, at for at opn√• “kvanteoverlegenhed”, n√•r en pc begynder at overskride det s√¶dvanlige, vil 49 qubits v√¶re p√•kr√¶vet. Google opn√•ede betingelsen, men sandsynligheden for beregningsfejl (0,6%) forblev over det kr√¶vede.

Hvor kan kvantecomputere bruges?

Enhed og funktioner

Moderne kryptografi er baseret p√• det faktum, at det er umuligt at hurtigt nedbryde et tal til 40-50 tegn. Det tager 1-2 milliarder √•r at bruge klassiske computere. En kvante-pc udf√łrer disse matematikberegninger p√• 25 sekunder. Dette betyder, at enhver krypteringsalgoritme kan kn√¶kkes √łjeblikkeligt..

Andre anvendelser af kvante computerenheder:

  • modellering af kemisk reaktion;
  • Kunstig intelligens;
  • nyt l√¶gemiddeludvikling.

Moderne kvante-pc’er ved ikke hvordan.

Enheder er i stand til at udf√łre en matematisk algoritme med en enorm ydelse..

De erhverves af store virksomheder, for eksempel for at indsamle brugerstatistikker.

Bed√łm denne artikel
( Ingen vurderinger endnu )
Tilf√łj kommentarer

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