Ordinadors quàntics i informàtica quàntica: nous , que es va afegir al nostre espai informatiu juntament amb , i altres termes d'alta tecnologia. Al mateix temps, no vaig poder trobar mai material a Internet que em pogués muntar el trencaclosques del meu cap anomenat "Com funcionen els ordinadors quàntics". Sí, hi ha molts treballs excel·lents, inclòs sobre Habr (vegeu. ), comentaris als quals, com sol ser el cas, encara són més informatius i útils, però la imatge que tinc al cap, com diuen, no s'assemblava.
I fa poc els meus companys es van acostar a mi i em van preguntar: “Entens com funciona un ordinador quàntic? Ens pots dir?" I aleshores em vaig adonar que no sóc l'únic que té problemes per fer una imatge coherent al meu cap.
Com a resultat, es va intentar recopilar informació sobre ordinadors quàntics en un circuit lògic consistent en el qual nivell bàsic, sense una profunda immersió en les matemàtiques i l'estructura del món quàntic, es va explicar què és un ordinador quàntic, amb quins principis funciona i amb quins problemes s'enfronten els científics a l'hora de crear-lo i fer-lo funcionar.
Taula de continguts
Exempció de responsabilitat
L'autor no és un expert en informàtica quàntica, i El públic objectiu de l'article són els mateixos informàtics, no especialistes en quàntics, que també volen muntar una imatge al seu cap anomenada "Com funcionen els ordinadors quàntics". Per això, molts conceptes de l'article es simplifiquen deliberadament per entendre millor les tecnologies quàntiques a un nivell "bàsic", però sense .
L'article en alguns llocs utilitza materials d'altres fonts, . Sempre que sigui possible, s'insereixen enllaços directes i indicacions al text, taula o figura originals. Si he oblidat alguna cosa (o algú) en algun lloc, escriu i ho corregiré.
Introducció
En aquest capítol, veurem breument com va començar l'era quàntica, quin va ser el motiu que va motivar la idea d'un ordinador quàntic, qui (quins països i corporacions) són actualment els principals actors en aquest camp, i també parlarem breument sobre les principals direccions de desenvolupament de la computació quàntica.
Com va començar tot
Es considera que el punt de partida de l'era quàntica és l'any 1900, quan M. Planck va presentar per primera vegada que l'energia s'emet i s'absorbeix no de manera contínua, sinó en quants (porcions) separats. La idea va ser recollida i desenvolupada per molts científics destacats d'aquella època: Bohr, Einstein, Heisenberg, Schrödinger, que finalment va conduir a la creació i desenvolupament d'una ciència com . Hi ha molts bons materials a Internet sobre la formació de la física quàntica com a ciència; en aquest article no ens atendrem en detall, però calia indicar la data en què vam entrar en la nova era quàntica.
La física quàntica ha portat molts invents i tecnologies a la nostra vida quotidiana, sense els quals ara és difícil imaginar el món que ens envolta. Per exemple, un làser, que ara s'utilitza a tot arreu, des d'electrodomèstics (nivells làser, etc.) fins a sistemes d'alta tecnologia (làsers per a la correcció de la visió, hola). ). Seria lògic suposar que, tard o d'hora, a algú se li plantejarà per què no utilitzar sistemes quàntics per a la informàtica. I després el 1980 va passar.
La Viquipèdia indica que la primera idea de la computació quàntica va ser expressada l'any 1980 pel nostre científic Yuri Manin. Però realment van començar a parlar-ne només l'any 1981, quan el conegut R. Feynman , va assenyalar que és impossible simular l'evolució d'un sistema quàntic en un ordinador clàssic d'una manera eficient. Va proposar un model elemental , que podrà realitzar aquest modelatge.
Hi ha un , en què es considera més acadèmicament i en detall, però repassarem breument:
Les principals fites en la història de la creació d'ordinadors quàntics:
- [1994]. P. Ribera. Dissenyat per
- [1998]. Creat
- [2001]. IBM va introduir l'execució per a l'ampliació del número 15
- [2007-2016]. crea i desenvolupa un ordinador amb 128-2000 qubits
- [2012]. Implementat a la Universitat de Califòrnia
- [2016]. Google en un ordinador de 9 qubits
- [2017]. (tres àtoms)
- [2019]. . Ordinador de 20 qubits al núvol
- [2019]. . Ordinador de 53 qubits. ?
Com podeu veure, han passat 17 anys (del 1981 al 1998) des del moment de la idea fins a la seva primera implantació en un ordinador amb 2 qubits, i 21 anys (del 1998 al 2019) fins que el nombre de qubits va augmentar fins a 53. Van trigar 11 anys (del 2001 al 2012) a millorar el resultat de l'algorisme de Shor (ja ho veurem amb més detall una mica més endavant) del número 15 al 21. A més, fa només tres anys vam arribar al punt de implementant el que Feynman va parlar i aprendre a modelar els sistemes físics més simples.
El desenvolupament de la computació quàntica és lent. Els científics i els enginyers s'enfronten a tasques molt difícils, els estats quàntics són molt efímers i fràgils i, per preservar-los el temps suficient per realitzar càlculs, han de construir sarcòfags per desenes de milions de dòlars, en els quals es manté la temperatura. just per sobre del zero absolut, i que estan protegits al màxim de les influències externes. A continuació parlarem d'aquestes tasques i problemes amb més detall.
Jugadors líders
Les diapositives d'aquesta secció estan extretes de l'article , de l'investigador Alexei Fedorov. Permeteu-me donar-vos cites directes:
Tots els països amb èxit tecnològic estan desenvolupant de manera activa tecnologies quàntiques. S'estan invertint una gran quantitat de diners en aquesta investigació i s'estan creant programes especials per donar suport a les tecnologies quàntiques.
No només els estats, sinó també les empreses privades participen en la carrera quàntica. En total, Google, IBM, Intel i Microsoft han invertit recentment uns 0,5 milions de dòlars en el desenvolupament d'ordinadors quàntics i han creat grans laboratoris i centres de recerca.
Hi ha molts articles sobre Habré i a Internet, per exemple, , и , en què s'examina amb més detall l'estat actual del desenvolupament de les tecnologies quàntiques a diferents països. El més important per a nosaltres ara és que tots els principals països i actors tecnològicament desenvolupats estan invertint grans quantitats de diners en investigació en aquesta direcció, la qual cosa dóna esperança per sortir de l'actual impasse tecnològic.
Direccions de desenvolupament
En aquests moments (podria equivocar-me, corregiu-me) els principals esforços (i resultats més o menys significatius) de tots els actors líders es concentren en dues àrees:
- Ordinadors quàntics especialitzats, que tenen com a objectiu resoldre un problema específic específic, per exemple, un problema d'optimització. Un exemple de producte són els ordinadors quàntics D-Wave.
- Ordinadors quàntics universals — que són capaços d'implementar algorismes quàntics arbitraris (Shor, Grover, etc.). Implementacions d'IBM, Google.
Altres vectors de desenvolupament que ens dóna la física quàntica, com ara:
- com a base per
- i molt més
Per descomptat, també figura a la llista d'àrees de recerca, però actualment sembla que no hi ha resultats més o menys significatius.
A més pots llegir , bé, google "", Per exemple, , и .
Conceptes bàsics. Objectes quàntics i sistemes quàntics
El més important a entendre d'aquesta secció és això
Ordinador quàntic (a diferència de l'habitual) utilitza com a portadors d'informació objectes quàntics, i per fer càlculs, s'han de connectar objectes quàntics sistema quàntic.
Què és un objecte quàntic?
Objecte quàntic - un objecte del micromón (món quàntic) que presenta propietats quàntiques:
- Té un estat definit amb dos nivells de límit
- Es troba en una superposició del seu estat fins al moment de la mesura
- S'entrellaça amb altres objectes per crear sistemes quàntics
- Satisfer el teorema de no clonació (l'estat d'un objecte no es pot copiar)
Vegem cada propietat amb més detall:
Té un estat definit amb dos nivells de límit (estat final)
Un exemple clàssic del món real és una moneda. Té un estat "lateral", que té dos nivells de límit: "caps" i "cues".
Es troba en una superposició del seu estat fins al moment de la mesura
Van llençar una moneda, vola i gira. Mentre gira, és impossible dir en quins nivells de límit es troba el seu estat "lateral". Però tan bon punt ho fem de cop i mirem el resultat, la superposició d'estats es col·lapsa immediatament en un dels dos estats límit: "caps" i "cues". En el nostre cas, colpejar una moneda és una mesura.
S'entrellaça amb altres objectes per crear sistemes quàntics
És difícil amb una moneda, però ho intentem. Imagina que hem llençat tres monedes perquè giren aferrades les unes a les altres, això és fer malabars amb monedes. En cada moment del temps, no només cadascun d'ells es troba en una superposició d'estats, sinó que aquests estats s'influeixen mútuament (les monedes xoquen).
Satisfer el teorema de no clonació (l'estat d'un objecte no es pot copiar)
Mentre les monedes volen i giren, no hi ha manera de crear una còpia de l'estat de rotació de cap de les monedes, separada del sistema. El sistema viu en si mateix i està molt gelós d'alliberar qualsevol informació al món exterior.
Unes paraules més sobre el concepte en si "superposicions", en gairebé tots els articles la superposició s'explica com "es troba a tots els estats alhora", que és, per descomptat, cert, però de vegades innecessàriament confús. Una superposició d'estats també es pot imaginar com el fet que en cada moment de temps té un objecte quàntic hi ha certes probabilitats de col·lapsar-se en cadascun dels seus nivells límit i, en resum, aquestes probabilitats són naturalment iguals a 1. Més endavant, quan considerem el qubit, ens atendrem amb més detall.
Per a les monedes, això es pot visualitzar, depenent de la velocitat inicial, l'angle de llançament, l'estat de l'entorn en què vola la moneda, en cada moment la probabilitat d'aconseguir "caps" o "cues" és diferent. I, com s'ha esmentat anteriorment, l'estat d'aquesta moneda voladora es pot imaginar com "estar en tots els seus estats límit alhora, però amb diferents probabilitats de la seva implementació".
Qualsevol objecte per al qual es compleixin les propietats anteriors i que puguem crear i controlar es pot utilitzar com a portador d'informació en un ordinador quàntic.
Una mica més enllà parlarem de l'estat actual de les coses amb la implementació física dels qubits com a objectes quàntics, i del que els científics estan utilitzant ara en aquesta capacitat.
Així, la tercera propietat estableix que els objectes quàntics es poden enredar per crear sistemes quàntics. Què és un sistema quàntic?
Sistema quàntic — un sistema d'objectes quàntics entrellaçats amb les propietats següents:
- Un sistema quàntic es troba en una superposició de tots els estats possibles dels objectes dels quals està format
- És impossible conèixer l'estat del sistema fins al moment de la mesura
- En el moment de la mesura, el sistema implementa una de les possibles variants dels seus estats límit
(i, mirant una mica endavant)
Corol·lari per als programes quàntics:
- Un programa quàntic té un estat determinat del sistema a l'entrada, una superposició a l'interior, una superposició a la sortida
- A la sortida del programa després de la mesura tenim una implementació probabilística d'un dels possibles estats finals del sistema (més els possibles errors)
- Qualsevol programa quàntic té una arquitectura de xemeneia (entrada -> sortida. No hi ha bucles, no es pot veure l'estat del sistema enmig del procés).
Comparació d'un ordinador quàntic i un de convencional
Ara comparem un ordinador convencional i un de quàntic.
| ordinador normal | Ordinador quàntic | |
|
Lògica
|
0 / 1 | `a|0> + b|1>, a^2+b^2=1` |
|
Física
|
Transistor semiconductor | Objecte quàntic |
|
Portador d'informació
|
Nivells de tensió | Polarització, gir,... |
|
Operacions
|
NOT, AND, OR, XOR sobre bits | Vàlvules: CNOT, Hadamard,... |
|
Relació
|
Xip semiconductor | Confusió entre ells |
|
Algorismes
|
Estàndard (vegeu Fut) | Especials (Shore, Grover) |
|
Principi
|
Digital, determinista | Analògic, probabilístic |
Nivell lògic
En un ordinador normal això és una mica. Ben conegut per nosaltres fins i tot bit determinista. Pot prendre valors de 0 o 1. Afronta perfectament el paper unitat lògica per a un ordinador normal, però és completament inadequat per descriure l'estat objecte quàntic, que, com ja hem dit, en estat salvatge es troba asuperposicions dels seus estats límit.
Això és el que se'ls va ocórrer . En els seus estats límit realitza estats semblants a 0 i 1 , i en superposició representa distribució de probabilitat sobre els seus estats límit |0> и |1>:
a|0> + b|1>, такое, что a^2+b^2=1a i b representen , i els quadrats dels seus mòduls són les probabilitats reals d'obtenir exactament aquests valors dels estats límit |0> и |1>, si col·lapseu el qubit amb una mesura ara mateix.
Capa física
Al nivell tecnològic actual de desenvolupament, la implementació física d'un bit per a un ordinador convencional és transistor semiconductor, per quàntic, com ja hem dit, qualsevol objecte quàntic. A la següent secció parlarem del que s'utilitza actualment com a suport físic per als qubits.
Medi d’emmagatzematge
Per a un ordinador normal això és electricitat - nivells de tensió, presència o absència de corrent, etc., per a quàntics - el mateix estat d'un objecte quàntic (direcció de polarització, gir, etc.), que pot estar en estat de superposició.
Operacions
Per implementar circuits lògics en un ordinador normal, utilitzem coneguts , per a operacions sobre qubits calia crear un sistema d'operacions completament diferent, anomenat . Les portes poden ser d'un qubit o de doble, depenent de quants qubits s'estan convertint.
Exemples de portes quàntiques:
Hi ha un concepte conjunt de vàlvules universals, que són suficients per realitzar qualsevol càlcul quàntic. Per exemple, un conjunt universal inclou una porta Hadamard, una porta de canvi de fase, una porta CNOT i una porta π⁄8. Amb la seva ajuda, podeu realitzar qualsevol càlcul quàntic en un conjunt arbitrari de qubits.
En aquest article no ens detenem en detall sobre el sistema de portes quàntiques; podeu llegir més sobre elles i les operacions lògiques sobre qubits, per exemple, . El més important a recordar:
- Les operacions sobre objectes quàntics requereixen la creació de nous operadors lògics (portes quàntiques)
- Les portes quàntiques vénen en tipus d'un qubit i de doble qubit.
- Hi ha conjunts universals de portes que es poden utilitzar per realitzar qualsevol càlcul quàntic
Relació
Un transistor és completament inútil per a nosaltres; per fer càlculs hem de connectar molts transistors entre si, és a dir, crear un xip semiconductor a partir de milions de transistors sobre els quals construir circuits lògics, i, en definitiva, obtenir un processador modern en la seva forma clàssica.
Un qubit també és completament inútil per a nosaltres (bé, encara que només sigui en termes acadèmics),
per fer càlculs necessitem un sistema de qubits (objectes quàntics)
que, com ja hem dit, es crea enredant qubits entre si de manera que els canvis en els seus estats es produeixin de manera coordinada.
Algorismes
Els algorismes estàndard que la humanitat ha acumulat fins ara són completament inadequats per a la implementació en un ordinador quàntic. Sí, en general no cal. Els ordinadors quàntics basats en la lògica de la porta sobre qubits requereixen la creació d'algorismes completament diferents, algorismes quàntics. Dels algorismes quàntics més coneguts, se'n poden distingir tres:
- (factorització)
- (cerca ràpida en una base de dades no ordenada)
- (resposta a la pregunta, funció constant o equilibrada)
Principi
I la diferència més important és el principi de funcionament. Per a un ordinador estàndard això és principi digital, estrictament determinista, basat en el fet que si establim algun estat inicial del sistema i el passem per un algorisme determinat, aleshores el resultat dels càlculs serà el mateix, no importa quantes vegades executem aquest càlcul. De fet, aquest comportament és exactament el que esperem d'un ordinador.
L'ordinador quàntic funciona principi analògic, probabilístic. El resultat d'un algorisme donat en un estat inicial donat és mostra d'una distribució de probabilitat implementacions finals de l'algorisme més possibles errors.
Aquesta naturalesa probabilística de la computació quàntica es deu a la mateixa essència probabilística del món quàntic. "Déu no juga als daus amb l'univers"., va dir el vell Einstein, però tots els experiments i observacions fins ara (en el paradigma científic actual) confirmen el contrari.
Implementacions físiques de qubits
Com ja hem dit, un qubit es pot representar per un objecte quàntic, és a dir, un objecte físic que implementa les propietats quàntiques descrites anteriorment. És a dir, a grans trets, qualsevol objecte físic en què hi hagi dos estats i aquests dos estats estiguin en estat de superposició es pot utilitzar per construir un ordinador quàntic.
"Si podem posar un àtom en dos nivells diferents i controlar-los, llavors teniu un qubit. Si ho podem fer amb un ió, és un qubit. Amb el corrent passa el mateix. Si ho fem en sentit horari i en sentit contrari al mateix temps, tens un qubit".
Hi к , en què es considera amb més detall la varietat actual d'implementacions físiques del qubit, simplement enumerarem les més conegudes i comunes:
- i moltes altres idees exòtiques (anions, etc.)
De tota aquesta varietat, el més desenvolupat és el primer mètode d'obtenció de qubits, basat en . , , i altres actors líders l'utilitzen per construir els seus sistemes.
Bé, llegiu més possible qubits de .
Conceptes bàsics. Com funciona un ordinador quàntic
Els materials d'aquesta secció (tasques i imatges) estan extrets de l'article .
Per tant, imagineu que tenim la tasca següent:
Hi ha un grup de tres persones: (A)ndrey, (B)olodya i (C)erezha. Hi ha dos taxis (0 i 1).
També se sap que:
- (A)ndrey, (B)olodya són amics
- (A)ndrey, (C)erezha són enemics
- (B)olodya i (C)erezha són enemics
Tasca: Col·locar la gent als taxis de manera que Max (amics) и Min (enemics)
Valoració: L = (nombre d'amics) - (nombre d'enemics) per a cada opció d'allotjament
IMPORTANT: Suposant que no hi ha heurístiques, no hi ha una solució òptima. En aquest cas, el problema només es pot resoldre mitjançant una cerca completa d'opcions.
Solució en un ordinador normal
Com resoldre aquest problema en un (super) ordinador (o clúster) normal, és clar heu de recórrer totes les opcions possibles. Si tenim un sistema multiprocessador, podem paral·lelitzar el càlcul de solucions a través de diversos processadors i després recollir els resultats.
Tenim 2 opcions d'allotjament possibles (taxi 0 i taxi 1) i 3 persones. Espai de solució 2 ^ 3 = 8. Fins i tot podeu passar per 8 opcions amb una calculadora, això no és un problema. Ara compliquem el problema: tenim 20 persones i dos autobusos, l'espai de solució 2^20 = 1. Tampoc res complicat. Augmentem el nombre de persones en 2.5 vegades: agafeu 50 persones i dos trens, ara l'espai de solució és 2^50 = 1.12 x 10^15. Un (super)ordinador normal ja comença a tenir problemes greus. Augmentem el nombre de persones en 2 vegades, ja ens donaran 100 persones 1.2 x 10 ^ 30 opcions possibles.
Això és tot, aquesta tasca no es pot calcular en un període de temps raonable.
Connexió d'un superordinador
L'ordinador més potent actualment és el número 1 això és , productivitat 122 . Suposem que necessitem 100 operacions per calcular una opció, llavors per resoldre el problema per a 100 persones necessitarem:
(1.2 x 10^30 100) / 122×10^15 / (606024365) = 3 x 10^37 anys.
Com podem veure a mesura que augmenta la dimensió de les dades inicials, l'espai de solució creix segons una llei de potència, en el cas general, per a N bits tenim 2^N opcions de solució possibles, que per a N relativament petit (100) ens donen un espai de solució no calculat (al nivell tecnològic actual).
Hi ha alternatives? Com haureu endevinat, sí, n'hi ha.
Però abans d'entrar en com i per què els ordinadors quàntics poden resoldre problemes com aquests de manera efectiva, dediquem un moment a resumir què són. distribució de probabilitat. No us alarmeu, aquest és un article de ressenya, aquí no hi haurà matemàtiques difícils, ens conformarem amb el clàssic exemple amb bossa i pilotes.
Només una mica de combinatòria, teoria de probabilitats i un experimentador estrany
Agafem una bossa i hi posem-hi 1000 boles blanques i 1000 negres. Farem un experiment: treure la pilota, anotar el color, tornar la pilota a la bossa i barrejar les boles a la bossa.
L'experiment es va dur a terme 10 vegades, va treure 10 boles negres. Pot ser? Bastant. Aquesta mostra ens dóna alguna idea raonable de la veritable distribució a la bossa? Evidentment que no. Què s'ha de fer - correcte, pàgrepeteix l'experiment un milió de vegades i calcula les freqüències de les boles blanques i negres. Aconseguim, per exemple 49.95% negre i 50.05% blanc. En aquest cas, l'estructura de la distribució de la qual mostrem (treure una bola) ja és més o menys clara.
El més important és entendre-ho l'experiment en si té un caràcter probabilístic, amb una mostra (bola) no sabrem la veritable estructura de la distribució, hem de repetir l'experiment moltes vegades i la mitjana dels resultats.
Afegim-lo a la nostra bossa 10 boles vermelles i 10 verdes (errors). Repetim l'experiment 10 vegades. ENen va treure 5 vermells i 5 verds. Pot ser? Sí. Podem dir alguna cosa sobre la distribució real - No. Què s'ha de fer, bé, ho entens.
Per entendre l'estructura d'una distribució de probabilitat, cal fer mostres repetides dels resultats individuals d'aquesta distribució i promediar els resultats.
Connectar la teoria amb la pràctica
Ara en comptes de boles blanques i negres, agafem boles de billar i les posem en una bossa 1000 boles amb el número 2, 1000 amb el número 7 i 10 boles amb altres números. Imaginem un experimentador que està entrenat en les accions més senzilles (treure una pilota, anotar el número, tornar a posar la pilota a la bossa, barrejar les boles a la bossa) i ho fa en 150 microsegons. Bé, un experimentador de velocitat (no un anunci de drogues!!!). Aleshores, en 150 segons serà capaç de realitzar el nostre experiment 1 milió de vegades i ens proporcionen els resultats mitjans.
Van asseure l'experimentador, li van donar una bossa, es van girar, van esperar 150 segons i van rebre:
número 2 - 49.5%, número 7 - 49.5%, la resta de números en total - 1%.
Sí, és correcte, la nostra bossa és un ordinador quàntic amb un algorisme que resol el nostre problema, i les boles són possibles solucions. Com que hi ha dues solucions correctes, doncs un ordinador quàntic ens donarà qualsevol d'aquestes possibles solucions amb la mateixa probabilitat i errors del 0.5% (10/2000)., del qual parlarem més endavant.
Per obtenir el resultat d'un ordinador quàntic, heu d'executar l'algorisme quàntic diverses vegades en el mateix conjunt de dades d'entrada i promediar el resultat.
Escalabilitat d'un ordinador quàntic
Ara imagineu-vos que per a una tasca en què participen 100 persones (espai de solució 2^100 ho recordem), també només hi ha dues decisions correctes. Aleshores, si agafem 100 qubits i escrivim un algorisme que calculi la nostra funció objectiu (L, vegeu més amunt) sobre aquests qubits, aleshores obtindrem una bossa en la qual hi haurà 1000 boles amb el número de la primera resposta correcta, 1000 amb el número de la segona resposta correcta i 10 boles amb altres números. I en els mateixos 150 segons el nostre experimentador ens donarà una estimació de la distribució de probabilitat de les respostes correctes.
El temps d'execució d'un algorisme quàntic (amb algunes hipòtesis) es pot considerar constant O(1) respecte a la dimensió de l'espai de solució (2^N).
I aquesta és precisament la propietat d'un ordinador quàntic: constància del temps d'execució en relació amb l'augment de la complexitat de la llei de potència de l'espai de solució és la clau.
Qubit i mons paral·lels
Com passa això? Què permet que un ordinador quàntic faci càlculs tan ràpidament? Es tracta de la naturalesa quàntica del qubit.
Mira, vam dir que un qubit és com un objecte quàntic realitza un dels seus dos estats quan s'observa, però en "naturalesa salvatge" és a superposicions d'estats, és a dir, es troba en els dos estats límit simultàniament (amb certa probabilitat).
Prendre (A)ndreya i imagineu el seu estat (en quin vehicle es troba - 0 o 1) com un qubit. Aleshores tenim (a l'espai quàntic) dos mons paral·lels, en un (A) seu al taxi 0, en un altre món, al taxi 1. En dos taxis alhora, però amb certa probabilitat de trobar-lo en cadascun d'ells durant l'observació.
Prendre (B) jove i imaginem també el seu estat com un qubit. Neixen altres dos mons paral·lels. Però de moment aquests parells de mons (A) и (AT) no interactueu gens. Què s'ha de fer per crear relacionats sistema? És cert, necessitem aquests qubits lligar (confondre). Ho prenem i ho confonem (A) amb (B) — obtenim un sistema quàntic de dos qubits (A, B), realitzant en si mateix quatre interdependents mons paral·lels. Afegeix (S)ergia i obtenim un sistema de tres qubits (ABC), implementant vuit interdependents mons paral·lels.
L'essència de la computació quàntica (la implementació d'una cadena de portes quàntiques sobre un sistema de qubits connectats) és el fet que el càlcul es produeix a tots els mons paral·lels simultàniament.
I no importa quants d'ells tinguem, 2^3 o 2^100, l'algorisme quàntic s'executarà en un temps finit sobre tots aquests mons paral·lels i ens donarà un resultat, que és una mostra de la distribució de probabilitat de les respostes de l'algorisme.
Per a una millor comprensió, un pot imaginar-ho un ordinador quàntic a nivell quàntic executa 2^N processos de solució paral·lels, cadascun dels quals treballa en una opció possible, després recull els resultats del treball - i ens dóna la resposta en forma de superposició de la solució (distribució de probabilitat de les respostes), a partir de la qual en mostrem una cada vegada (per a cada experiment).
Recordeu el temps requerit pel nostre experimentador (150 µs) per dur a terme l'experiment, això ens serà útil una mica més enllà, quan parlem dels principals problemes dels ordinadors quàntics i del temps de decoherència.
Algorismes quàntics
Com ja s'ha esmentat, els algorismes convencionals basats en la lògica binària no són aplicables a un ordinador quàntic que utilitza lògica quàntica (portes quàntiques). Per a ell, era necessari crear-ne de nous que aprofitessin plenament el potencial inherent a la naturalesa quàntica de la informàtica.
Els algorismes més coneguts avui en dia són:
A diferència dels clàssics, els ordinadors quàntics no són universals.
Fins ara només s'han trobat un petit nombre d'algorismes quàntics.
Gràcies per l'enllaç a , un lloc on, segons l'autor (), s'han recollit i continuen reunint-se els millors representants del món algorítmic quàntic.
En aquest article no analitzarem els algorismes quàntics en detall; hi ha molts materials excel·lents a Internet per a qualsevol nivell de complexitat, però encara hem de repassar breument els tres més famosos.
algorisme de Shor.
L'algorisme quàntic més famós és (inventat el 1994 pel matemàtic anglès ), que té com a objectiu resoldre el problema de factoritzar nombres en factors primers (problema de factorització, logaritme discret).
Aquest algorisme és el que es cita com a exemple quan escriuen que els vostres sistemes bancaris i contrasenyes aviat seran piratejades. Tenint en compte que la longitud de les claus que s'utilitzen avui dia és de ni més ni menys que 2048 bits, encara no ha arribat l'hora del límit.
Fins ara més que modest. Millors resultats de factorització amb l'algoritme de Shor - Nombres и , que és molt inferior a 2048 bits. Per a la resta de resultats de la taula, una altra càlculs, però fins i tot el millor resultat segons aquest algorisme (291311) està molt lluny de l'aplicació real.
Podeu llegir més sobre l'algorisme de Shor, per exemple,. Sobre la implementació pràctica - .
Un dels complexitat i potència necessària per factoritzar un nombre de 2048 bits és un ordinador amb . Dormim tranquils.
algorisme de Grover
- resoldre el problema d'enumeració, és a dir, trobar una solució a l'equació F(X) = 1, on F és d' n les variables. Va ser proposat per un matemàtic nord-americà в .
L'algoritme de Grover es pot utilitzar per trobar и sèrie numèrica. A més, es pot utilitzar per resoldre problemes mitjançant una recerca exhaustiva entre moltes solucions possibles. Això pot comportar guanys de velocitat significatius en comparació amb els algorismes clàssics, encara que sense proporcionar ""en general.
Podeu llegir mésO . Més Hi ha una bona explicació de l'algoritme utilitzant l'exemple de caixes i una pilota, però, malauradament, per raons alienes al control de ningú, aquest lloc no m'obre des de Rússia. Si vostè té també està bloquejat, així que aquí teniu un breu resum:
algorisme de Grover. Imagineu que teniu N peces de caixes tancades numerades. Tots estan buits excepte un, que conté una bola. La teva tasca: esbrina el número de la caixa on es troba la bola (aquest número desconegut sovint s'indica amb la lletra w).
Com resoldre aquest problema? La manera més estúpida és obrir les caixes per torns, i tard o d'hora et trobaràs amb una caixa amb una bola. De mitjana, quantes caselles s'han de marcar abans de trobar una casella amb una bola? De mitjana, cal obrir aproximadament la meitat de les caixes N/2. El més important aquí és que si augmentem el nombre de caixes en 100 vegades, el nombre mitjà de caixes que s'han d'obrir abans de trobar la caixa amb la pilota també augmentarà les mateixes 100 vegades.
Ara fem un aclariment més. No obrim les capses nosaltres mateixos amb les mans i comprovem la presència d'una bola a cadascuna, sinó que hi ha un determinat intermediari, diem-lo Oracle. Li diem a l'Oracle "marqueu la casella número 732", i l'Oracle comprova i respon honestament: "no hi ha cap bola a la casella número 732". Ara, en comptes de dir quantes caixes hem d'obrir de mitjana, diem "quantes vegades de mitjana hem d'anar a l'Oracle per trobar el número de la caixa amb la pilota"
Resulta que si traduïm aquest problema amb caixes, una bola i l'Oracle al llenguatge quàntic, obtenim un resultat notable: per trobar el nombre d'una caixa amb una bola entre N caixes, hem de pertorbar l'Oracle només sobre SQRT. (N) vegades!
És a dir, la complexitat de la tasca de cerca utilitzant l'algorisme de Grover es redueix per l'arrel quadrada dels temps.
Algorisme Deutsch-Jozi
Algorisme de Deutsch-Jozsa (també conegut com a algorisme de Deutsch-Jozsa) - [algorisme quàntic](%D0%B0%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC), предложенный и в , i es va convertir en un dels primers exemples d'algorismes dissenyats per ser executats . _
El problema de Deutsch-Jozsi és determinar si una funció de diverses variables binàries F(x1, x2, ... xn) és constant (agafa el valor 0 o 1 per a qualsevol argument) o equilibrada (per a la meitat del domini que necessita. el valor 0, per a l'altra meitat 1). En aquest cas, es considera a priori conegut que la funció és una constant o equilibrada.
També pots llegir . Una explicació més senzilla:
L'algorisme Deutsch (Deutsch-Jozsi) es basa en la força bruta, però permet fer-ho més ràpid de l'habitual. Imagina que hi ha una moneda a la taula i has d'esbrinar si és falsa o no. Per fer-ho, heu de mirar la moneda dues vegades i determinar: "caps" i "cues" són reals, dos "caps", dues "cues" són falses. Per tant, si utilitzeu l'algoritme quàntic de Deutsch, aquesta determinació es pot fer amb un cop d'ull: mesura.
Problemes dels ordinadors quàntics
Quan dissenyen i operen ordinadors quàntics, els científics i els enginyers s'enfronten a una gran quantitat de problemes, que fins ara s'han resolt amb diferents graus d'èxit. D'acord amb () es poden identificar la següent sèrie de problemes:
- Sensibilitat cap al medi i interacció amb el medi
- Acumulació d'errors durant els càlculs
- Dificultats amb la inicialització inicial dels estats de qubit
- Dificultats per crear sistemes multiqubit
Recomano molt llegir l'article "”, sobretot els comentaris.
Organitzem tots els problemes principals en tres grans grups i fem una ullada a cadascun d'ells:
Decoherència
.
Estat quàntic cosa molt fràgilels qubits en estat entrellaçat són extremadament inestables, qualsevol influència externa pot (i ho fa) destruir aquesta connexió. Un canvi de temperatura en la mínima fracció de grau, pressió, un fotó aleatori que vola a prop, tot això desestabilitza el nostre sistema.
Per solucionar aquest problema, es construeixen sarcòfags de baixa temperatura, en els quals la temperatura (-273.14 graus centígrads) és lleugerament per sobre del zero absolut, amb el màxim aïllament de la cambra interna amb el processador de totes les (possibles) influències de l'entorn extern.
El temps de vida màxim d'un sistema quàntic de diversos qubits entrellaçats, durant el qual conserva les seves propietats quàntiques i es pot utilitzar per a càlculs, s'anomena temps de decoherència.
Actualment, el temps de decoherència en les millors solucions quàntiques és de l'ordre de desenes i centenars de microsegons.
Hi ha un meravellós on pots mirar de tots els sistemes quàntics creats. Aquest article inclou només dos processadors principals com a exemples: d'IBM i des de . Com podem veure, el temps de decoherència (T2) no supera els 200 μs.
No he trobat dades exactes sobre Sycamore, però en la majoria es donen dos nombres - 1 milió de càlculs en 200 segons, en un altre lloc - per 130 segons sense pèrdua de senyals de control, etc.. En tot cas, això ens dóna El temps de decoherència és d'uns 150 μs. Recordeu el nostre experimentador amb una bossa? Bé, aquí està.
| Nom de l'ordinador | N Qubits | Max emparellat | T2 (µs) |
| IBM Q System One | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~ 150-200 |
Amb què ens amenaça la decoherència?
El problema principal és que després de 150 μs, el nostre sistema informàtic de N qubits entrellaçats començarà a produir soroll blanc probabilístic en lloc d'una distribució probabilística de solucions correctes.
És a dir, necessitem:
- Inicialitzar el sistema qubit
- Realitzar un càlcul (cadena d'operacions de la porta)
- Llegeix el resultat
I tot això en 150 microsegons. No vaig tenir temps: el resultat es va convertir en una carbassa.
Però això no és tot...
Errors
Com dèiem, Els processos quàntics i la computació quàntica són de naturalesa probabilística, no podem estar 100% segurs de res, però només amb certa probabilitat. La situació s'agreuja encara més pel fet que La computació quàntica és propensa a errors. Els principals tipus d'errors en la computació quàntica són:
- Els errors de decoherència són causats per la complexitat del sistema i la interacció amb l'entorn extern
- Errors computacionals de la porta (a causa de la naturalesa quàntica de la computació)
- Errors en la lectura de l'estat final (resultat)
Errors associats a la decoherència, apareixen tan bon punt enredem els nostres qubits i comencem a fer càlculs. Com més qubits enredem, més complex serà el sistema, i més fàcil és destruir-lo. Sarcòfags de baixa temperatura, cambres protegides, tots aquests trucs tecnològics estan orientats precisament a reduir el nombre d'errors i allargar el temps de decoherència.
Errors computacionals de la porta - Qualsevol operació (porta) en qubits pot, amb certa probabilitat, acabar amb un error, i per implementar l'algorisme necessitem realitzar centenars de portes, així que imagineu-vos què obtenim al final de l'execució del nostre algorisme. La resposta clàssica a la pregunta és "Quina és la probabilitat de trobar-se amb un dinosaure en un ascensor?" - 50x50, o et trobaràs o no.
El problema s'agreuja encara més pel fet que els mètodes estàndard de correcció d'errors (duplicació de càlculs i mitjana) no funcionen en el món quàntic a causa del teorema de no-clonació. Per en la computació quàntica s'havia d'inventar . A grans trets, prenem N qubits ordinaris i en fem 1 qubit lògic amb una taxa d'error més baixa.
Però aquí sorgeix un altre problema: nombre total de qubits. Mireu, suposem que tenim un processador amb 100 qubits, dels quals 80 qubits s'utilitzen per a la correcció d'errors, llavors només ens queden 20 per als càlculs.
Errors en la lectura del resultat final — com recordem, el resultat dels càlculs quàntics se'ns presenta en forma distribució de probabilitat de les respostes. Però la lectura de l'estat final també pot fallar amb un error.
Sobre el mateix Hi ha taules comparatives de processadors per nivells d'error. Per comparar, prenem els mateixos processadors que a l'exemple anterior: IBM и :
| ordinador | Fidelitat de la porta 1-Qubit | 2-Qubit Gate Fidelity | Fidelitat de lectura |
| IBM Q System One | 99.96% | 98.31% | - |
| Google Sycamore | 99.84% | 99.38% | 96.2% |
Aquí és una mesura de la semblança de dos estats quàntics. La magnitud de l'error es pot expressar aproximadament com a 1-Fidelitat. Com podem veure, els errors a les portes de 2 qubits i els errors de lectura són el principal obstacle per executar algorismes complexos i llargs en ordinadors quàntics existents.
També pots llegir anys a partir de per resoldre el problema de la correcció d'errors.
Arquitectura del processador
En teoria construïm i operem circuits de desenes de qubits entrellaçats, en realitat tot és més complicat. Tots els xips quàntics (processadors) existents es construeixen de manera que proporcionen indolors entrellaçament d'un qubit només amb els seus veïns, dels quals no n'hi ha més de sis.
Si necessitem enredar el 1r qubit, per exemple, amb el 12è, haurem de construir una cadena d'operacions quàntiques addicionals, impliquen qubits addicionals, etc., la qual cosa augmenta el nivell d'error general. Sí, i no t'oblidis temps de decoherència, potser quan acabeu de connectar els qubits al circuit que necessiteu, el temps s'acabarà i tot el circuit es convertirà en bon generador de soroll blanc.
Tampoc ho oblideu L'arquitectura de tots els processadors quàntics és diferent, i el programa escrit a l'emulador en el mode de "connectivitat de tot a tot" s'haurà de "recompilar" a l'arquitectura d'un xip específic. Fins i tot n'hi ha per realitzar aquesta operació.
Connectivitat màxima i nombre màxim de qubits per als mateixos xips superiors:
| Nom de l'ordinador | N Qubits | Max emparellat | T2 (µs) |
| IBM Q System One | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~ 150-200 |
I, per comparar, taula amb dades de la generació anterior de processadors. Compareu el nombre de qubits, el temps de decoherència i la taxa d'error amb el que tenim ara amb la nova generació. Tot i així, el progrés és lent, però en moviment.
Per tant:
- Actualment no hi ha arquitectures completament connectades amb > 6 qubits
- Per enredar qubit 0 s en un processador real, per exemple, qubit 15 pot requerir diverses dotzenes d'operacions addicionals
- Més operacions -> més errors -> influència més forta de la decoherència
Resultats de
La decoherència és el llit de Procuste de la informàtica quàntica moderna. Hem d'encaixar-ho tot en 150 μs:
- Inicialització de l'estat inicial dels qubits
- Calcular un problema mitjançant portes quàntiques
- Corregiu els errors per obtenir resultats significatius
- Llegeix el resultat
Fins ara, però, els resultats són decebedors pretenen aconseguir un temps de retenció de coherència de 0.5 segons en un ordinador quàntic basat en :
Mesurem un temps de coherència qubit superior a 0.5 s, i amb el blindatge magnètic esperem que això millori sigui més llarg de 1000 s.
També podeu llegir sobre aquesta tecnologia o per exemple .
La situació es complica encara més pel fet que quan es realitzen càlculs complexos és necessari utilitzar circuits de correcció d'errors quàntics, que també consumeixen temps i qubits disponibles.
I, finalment, les arquitectures modernes no permeten implementar esquemes d'entrellaçament millor que 1 de cada 4 o 1 de cada 6 amb un cost mínim.
Maneres de resoldre problemes
Per resoldre els problemes anteriors, actualment s'utilitzen els següents enfocaments i mètodes:
- Ús de criocàmeres amb temperatures baixes (10 mK (–273,14 °C))
- Ús d'unitats de processador que estiguin al màxim protegides de les influències externes
- Ús de sistemes de correcció d'errors quàntics (Qubit lògic)
- Ús d'optimitzadors a l'hora de programar circuits per a un processador específic
També s'estan realitzant investigacions destinades a augmentar el temps de decoherència, buscar noves (i millorar les conegudes) implementacions físiques d'objectes quàntics, optimitzar circuits de correcció, etc., etc. Hi ha progrés (mireu més amunt les característiques dels xips de gamma alta anteriors i actuals), però fins ara és lent, molt, molt lent.
Ona D
Ordinador D-Wave 2000Q de 2000 qubits. Font:
Enmig de l'anunci de Google d'aconseguir la supremacia quàntica mitjançant un processador de 53 qubits, и de l'empresa D-Wave, en què el nombre de qubits és de milers, és una mica confús. Bé, realment, si 53 qubits poguessin assolir la supremacia quàntica, de què és capaç un ordinador amb 2048 qubits? Però no tot és tan bo...
En resum (tret de la wiki):
Ordinadors treballar sobre el principi (), poden resoldre una subclasse molt limitada de problemes d'optimització i no són adequats per implementar algorismes quàntics i portes quàntiques tradicionals.
Per a més detalls podeu llegir, per exemple, , (Atenció, potser no s'obre des de Rússia), o в de la seva . Per cert, recomano molt llegir el seu bloc en general, hi ha molt bon material
En general, des del començament dels anuncis, la comunitat científica va tenir preguntes sobre els ordinadors D-Wave. Per exemple, el 2014, IBM va qüestionar el fet que D-Wave Va arribar al punt que l'any 2015, Google, juntament amb la NASA, va comprar un d'aquests ordinadors quàntics i després de la investigació , això sí, l'ordinador funciona i calcula el problema més ràpid que un normal. Podeu llegir més sobre la declaració de Google i per exemple .
El més important és que els ordinadors D-Wave, amb els seus centenars i milers de qubits, no es poden utilitzar per calcular i executar algorismes quàntics. No podeu executar-hi l'algoritme de Shor, per exemple. Tot el que poden fer és utilitzar determinats mecanismes quàntics per resoldre un determinat problema d'optimització. Podem considerar que D-Wave és un ASIC quàntic per a una tasca específica.
Una mica sobre l'emulació d'ordinadors quàntics
La informàtica quàntica es pot emular en un ordinador normal. En efecte, :
- L'estat del qubit pot ser nombre complex, que ocupa de 2x32 a 2x64 bits (8-16 bytes) depenent de l'arquitectura del processador
- L'estat de N qubits connectats es pot representar com 2^N nombres complexos, és a dir. 2^(3+N) per a arquitectura de 32 bits i 2^(4+N) per a 64 bits.
- Una operació quàntica sobre N qubits es pot representar amb una matriu 2^N x 2^N
Llavors:
- Per emmagatzemar els estats emulats de 10 qubits, calen 8 KB
- Per emmagatzemar els estats de 20 qubits necessiteu 8 MB
- Per emmagatzemar els estats de 30 qubits, calen 8 GB
- Es necessiten 40 terabytes per emmagatzemar els estats de 8 qubits
- Per emmagatzemar els estats de 50 qubits, calen 8 petabytes, etc.
A tall de comparació, () només porta 2.8 petabytes de memòria.
— 49 qubit lliurats l'any passat al superordinador xinès més gran ()
El límit de simular un ordinador quàntic en sistemes clàssics està determinat per la quantitat de RAM necessària per emmagatzemar l'estat dels qubits.
També recomano llegir . Des d'allà:
Per operació: per a l'emulació precisa d'un circuit de 49 qubits que consta d'uns 39 "cicles" (capes independents de portes) 2^63 multiplicacions complexes - 4 Pflops d'un superordinador durant 4 hores
Emular un ordinador quàntic de més de 50 qubits en sistemes clàssics es considera impossible en un temps raonable. També és per això que Google va utilitzar un processador de 53 qubits per al seu experiment de supremacia quàntica.
Supremacia de la computació quàntica.
La Viquipèdia ens dóna la següent definició de supremacia de la computació quàntica:
Supremacia quàntica - capacitat dispositius per resoldre problemes que els ordinadors clàssics pràcticament no poden resoldre.
De fet, assolir la supremacia quàntica significa que, per exemple, la factorització de grans nombres mitjançant l'algorisme de Shor es pot resoldre en el temps adequat, o es poden emular molècules químiques complexes a nivell quàntic, etc. És a dir, ha arribat una nova era.
Però hi ha alguna escletxa en la redacció de la definició, "que els ordinadors clàssics pràcticament no poden resoldre" De fet, això vol dir que si creeu un ordinador quàntic de més de 50 qubits i hi feu servir algun circuit quàntic, aleshores, com hem comentat anteriorment, el resultat d'aquest circuit no es pot emular en un ordinador normal. Això és un ordinador clàssic no podrà recrear el resultat d'aquest circuit.
Si aquest resultat constitueix una supremacia quàntica real o no és més aviat una qüestió filosòfica. Però enteneu què va fer Google i en què es basa necessaris.
Declaració de supremacia quàntica de Google
Processador Sycamore de 54 qubits
Així, l'octubre de 2019, els desenvolupadors de Google van publicar un article a la publicació científica Nature "" Els autors van anunciar l'assoliment de la supremacia quàntica per primera vegada a la història mitjançant el processador Sycamore de 54 qubits.
Els articles de Sycamore en línia sovint es refereixen a un processador de 54 qubits o a un processador de 53 qubits. La veritat és que segons , el processador consta físicament de 54 qubits, però un d'ells no funciona i s'ha deixat de servei. Així, en realitat tenim un processador de 53 qubits.
A la web allà mateix materials sobre aquest tema, el grau dels quals va variar до .
L'equip de computació quàntica d'IBM ho va declarar més tard . L'empresa afirma que un ordinador convencional s'encarregarà d'aquesta tasca en el pitjor dels casos en 2,5 dies, i la resposta resultant serà més precisa que la d'un ordinador quàntic. Aquesta conclusió es va fer a partir dels resultats d'una anàlisi teòrica de diversos mètodes d'optimització.
I per suposat, en el seu No podia ignorar aquesta afirmació. Seva juntament amb tots els enllaços i com és habitual, val la pena dedicar-hi temps. Al hub Aquesta PMF, i assegureu-vos de llegir els comentaris, hi ha enllaços a documents preliminars que es van filtrar en línia abans de l'anunci oficial.
Què va fer Google realment? Per a una comprensió detallada, llegiu Aaronson, però breument aquí:
Per descomptat, t'ho puc dir, però em sento bastant estúpid. El càlcul és el següent: l'experimentador genera un circuit quàntic aleatori C (és a dir, una seqüència aleatòria de portes d'1 qubit i 2 qubit entre els veïns més propers, amb una profunditat de, per exemple, 20, que actua sobre una xarxa 2D de n = 50-60 qubits). Aleshores, l'experimentador envia C a l'ordinador quàntic i li demana que aplique C a un estat inicial de 0, mesura el resultat en la base {0,1}, enviï una seqüència observada de n bits (cadena) i repeteixi diverses milers o milions de vegades. Finalment, utilitzant el seu coneixement de C, l'experimentador realitza una prova estadística per veure si el resultat coincideix amb la sortida esperada de l'ordinador quàntic.
Molt breument:
- Es crea un circuit aleatori de longitud 20 de 53 qubits mitjançant portes
- El circuit comença amb l'estat inicial [0...0] per a l'execució
- La sortida del circuit és una cadena de bits aleatoris (mostra)
- La distribució del resultat no és aleatòria (interferència)
- Es compara la distribució de les mostres obtingudes amb l'esperada
- Conclou la supremacia quàntica
És a dir, Google va implementar un problema sintètic en un processador de 53 qubits i basa la seva afirmació d'aconseguir la supremacia quàntica en el fet que és impossible emular aquest processador en sistemes estàndard en un temps raonable.
Per entendre - Aquesta secció no disminueix de cap manera l'assoliment de Google, els enginyers són realment fantàstics, i la qüestió de si això es pot considerar una superioritat quàntica real o no, com s'ha esmentat anteriorment, és més filosòfica que l'enginyeria. Però hem d'entendre que havent assolit aquesta superioritat computacional, no hem avançat ni un pas cap a la capacitat d'executar l'algorisme de Shor en números de 2048 bits.
Resum
Els ordinadors quàntics i la computació quàntica són una àrea de tecnologia de la informació molt prometedora, molt jove i fins ara poc aplicable industrialment.
El desenvolupament de la computació quàntica ens permetrà (algun dia) resoldre problemes:
- Modelització de sistemes físics complexos a nivell quàntic
- No es pot resoldre en un ordinador normal a causa de la complexitat computacional
Els principals problemes en la creació i funcionament d'ordinadors quàntics:
- Decoherència
- Errors (decoherència i porta)
- Arquitectura del processador (circuits qubit completament connectats)
Estat actual de la situació:
- De fet, el principi .
- Encara no hi ha cap explotació comercial REAL (i no està clar quan hi haurà)
Què pot ajudar:
- Algun tipus de descobriment físic que redueix el cost del cablejat i el funcionament dels processadors
- Descobrir quelcom que augmentarà el temps de decoherència en un ordre de magnitud i/o reduirà els errors
Al meu entendre (opinió purament personal), En el paradigma científic actual del coneixement, no aconseguirem un èxit significatiu en el desenvolupament de tecnologies quàntiques, aquí necessitem un avenç qualitatiu en alguna àrea de la ciència fonamental o aplicada, que donarà impuls a noves idees i mètodes.
Mentrestant, estem guanyant experiència en programació quàntica, recopilant i creant algorismes quàntics, provant idees, etc., etc. Estem esperant un avenç.
Conclusió
En aquest article, vam recórrer les principals fites en el desenvolupament de la computació quàntica i els ordinadors quàntics, vam examinar el principi del seu funcionament, vam examinar els principals problemes als quals s'enfronten els enginyers en el desenvolupament i el funcionament de processadors quàntics i també vam analitzar quin és el multi-qubit. Els ordinadors D en realitat ho són. Wave i el recent anunci de Google d'aconseguir la supremacia quàntica.
Enrere queden qüestions de programació d'ordinadors quàntics (llenguatges, enfocaments, mètodes, etc.) i preguntes relacionades amb la implementació física específica dels processadors, com es gestionen, enllaçen, llegeixen, etc. Potser aquest serà el tema del proper article o articles.
Gràcies per la vostra atenció, espero que aquest article sigui útil a algú.
(C)
Agraïments
per a la correcció i comentaris del text d'origen, així com per a l'article
per a comentaris rics en informació , i no només a ella, cosa que em va ajudar molt a esbrinar aquest trencaclosques.
A tots els autors d'articles i publicacions els materials dels quals s'han utilitzat per escriure aquest article.
Llista de recursos
Articles d'actualitat de [The National Academies Press]
Articles de Habr (en ordre aleatori)
Articles no ordenats (però no per això menys interessants) d'Internet
Cursos i conferències
Font: www.habr.com