Kvantdator

Att öka teknikens datorkraft Àr en av huvuduppgifterna för forskare och ingenjörer. En kvantdator kan lösa det. Enheten utvecklas av Google, IBM, Intel och andra företag. Teoretiskt kommer en kvantdator att fungera 100 miljoner gÄnger snabbare Àn vanligt.

Vad Àr en kvantdator?

CPU

En sÄdan berÀkningsenhet fungerar inte med bitar, utan med qubits. PÄ grund av detta kan en kvantdator samtidigt bearbeta alla möjliga tillstÄnd för ett objekt. Men i praktiken utför superdatorer samma antal logiska operationer per minut..

fördelar

Prototyp

Den största fördelen med den nya tekniken Àr kvantöverlÀgsenhet. Detta Àr datorenheternas förmÄga att lösa uppgifter som Àr otillgÀngliga för kraftfulla superdatorer. Inte alla forskare stöder idén att skapa en sÄdan dator. Det huvudsakliga argumentet mot detta Àr omöjligheten att kontrollera riktigheten av den erhÄllna lösningen. Under berÀkningar kan enheten göra ett misstag genom att blanda upp 0 och 1, och det kommer inte att vara möjligt att identifiera problemet.

Just nu Àr det största problemet med att skapa kvantöverlÀgsenhet stabiliteten hos qubits. Dessa element krÀver noggrann hantering: oavsiktligt brus eller vibration leder till dataförlust som datorn kunde berÀkna. För stabil drift av utrustningen bör omgivningstemperaturen inte vara mer Àn 20 mK.

Hur fungerar qubit?

Bit och qubit

I standarddatorer representeras information i binÀr kod. Bitarna för lagring och bearbetning av data tar vÀrdena 0 eller 1. Transistorer utför matematiska operationer, och resultatet av den binÀra kodomvandlingen visas pÄ skÀrmen.

Qubit Àr en enhet för informationslagring i en kvantdator. Förutom 0 och 1 kan den vara i ett obestÀmd grÀnstillstÄnd som kallas superposition. För att fÄ en kvbit mÄste du ta en atom, fixa och stabilisera den, skydda den frÄn frÀmmande strÄlning, binda den till en annan atom.

Ju fler sÄdana element Àr sammankopplade, desto stabilare fungerar systemet. För att övertrÀffa en klassisk superdator mÄste du binda mer Àn 49 qubits. Det Àr mycket svÄrt att göra detta: atomer, oavsett material som anvÀnds, Àr alltid instabila.

KvantberÀkning

BerÀkningsexempel

Teorin sÀger att utan interaktion med andra partiklar har elektronen inte entydiga koordinater i atombanan. Först under mÀtningen försvinner osÀkerheten och partikelns placering blir kÀnd.

FörÀndringarnas sannolikhet tillÄter anvÀndning av kvantberÀkning för att söka pÄ ostrukturerade databaser..

Superposition och dÀmpning

Datadrift Àr baserat pÄ tvÄ mekaniska fenomen:

  1. Förvirring. Ett fenomen dÀr tillstÄndet för tvÄ eller flera objekt Àr beroende av varandra. Till exempel, i tvÄ fotoner i ett intrasslat tillstÄnd, kommer helicitet att vara negativt och positivt. FörhÄllandet kvarstÄr om du tar bort objekt frÄn varandra i rymden.
  2. SammanhÀngande superposition. Samtidigt pÄverkan pÄ partikeln av alternativa (ömsesidigt exklusiva) förhÄllanden.

decoherence

Detta Àr en process dÀr tillstÄndet för ett kvantsystem blir okontrollerbart. Decoherence uppstÄr nÀr mÄnga qubits beror pÄ varandra. Problemet uppstÄr nÀr datorn interagerar med strÄlning, kosmiska strÄlar eller ett magnetfÀlt..

Olika metoder anvĂ€nds för att skydda datorer frĂ„n ”rullande” till vanliga dataprocesser. D-Wave Systems kyler atomer till noll för att skydda dem frĂ„n yttre pĂ„verkan. Kvantprocessorn placeras i skyddsskal, sĂ„ den fĂ€rdiga enheten Ă€r mycket skrymmande.

Sannolikheten för att skapa en kvantdator

JÀmförelse med klassiker

En kvbit kan inte byggas av flera partiklar, och endast atomer kan vara i önskat tillstÄnd. Som standard Àr dessa flera partiklar ouppstÀllda. Kinesiska och kanadensiska forskare försökte anvÀnda fotonchips för att utveckla en dator, men forskningen lyckades inte.

Befintliga typer av kvantdatorer:

  • i halvledande kiselkristaller;
  • pĂ„ elektroner i kvĂ€llsprickor i halvledare;
  • i mikrokaviteter med enkel kavitet;
  • pĂ„ linjĂ€ra optiska element;
  • pĂ„ joner i en endimensionell kristall fĂ„ngad i Paul.

KvantberÀkning involverar en sekvens av operationer som utförs med en eller flera qubits, vilket orsakar förÀndringar i hela systemet. Uppgiften Àr att vÀlja frÄn alla dess tillstÄnd den korrekta som ger resultatet av berÀkningarna. Det kan finnas sÄ mÄnga stater som möjligt, sÄ nÀra det sanna som möjligt.

Noggrannheten i dessa berÀkningar skiljer sig nÀstan alltid frÄn enhet..

Skapelseshistoria

En fullfjÀdrad kvantdator krÀver betydande framsteg inom fysiken. Programmeringen bör vara annorlunda Àn nuvarande. KvantberÀkningsenheter kommer inte att kunna lösa problem som gÄr utöver kraften hos vanliga, utan kommer att pÄskynda lösningarna för de som de hanterar..

Det senaste genombrottet var skapandet av Bristlecone-processor av Google. VĂ„ren 2018 avgav företaget ett uttalande om att fĂ„ en 72-bitars processor, men dess principer för arbetet godkĂ€nde inte. Det tros att för att uppnĂ„ ”kvantöverlĂ€gsenhet”, nĂ€r en dator börjar överskrida det vanliga, kommer 49 bits att krĂ€vas. Google uppnĂ„dde villkoret, men sannolikheten för berĂ€kningsfel (0,6%) förblev över det som krĂ€vs.

Var kan kvantdatorer anvÀndas?

Enhet och funktioner

Modern kryptografi bygger pÄ det faktum att det Àr omöjligt att snabbt sönderdela ett nummer till 40-50 tecken. Det kommer att ta 1-2 miljarder Är för klassiska datorer att göra detta. En kvantdator gör dessa matteberÀkningar pÄ 25 sekunder. Detta innebÀr att alla krypteringsalgoritmer kan brytas direkt..

Andra tillÀmpningar av kvantberÀkningsenheter:

  • kemisk reaktionsmodellering;
  • Artificiell intelligens;
  • ny lĂ€kemedelsutveckling.

Moderna kvantdatorer vet inte hur.

Enheter kan utföra en matematisk algoritm med enorm prestanda..

De förvÀrvas av stora företag, till exempel för att samla in anvÀndarstatistik.

BetygsÀtt den hÀr artikeln
( Inga betyg Àn )
LĂ€gg till kommentarer

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