Feartan coimpiutairean quantum

Tha cumhachd coimpiutair quantum air a thomhas ann an qubits, an aonad tomhais bunaiteach ann an coimpiutair cuantamach. Stòr.

Bidh mi a’ toirt aghaidh air a h-uile uair a leughas mi abairt mar seo. Cha d'thug so gu maith sam bith ; thòisich mo shealladh air seargadh ; Feumaidh mi tionndadh gu Meklon a dh’ aithghearr.

Tha mi a’ smaoineachadh gu bheil an t-àm ann na crìochan bunaiteach aig coimpiutair cuantamach a shiostamachadh. Tha grunn dhiubh ann:

1. Àireamh de qubits
2. Ùine cumail co-leanailteachd (ùine decoherence)
3. Ìre mearachd
4. Pròiseasaran ailtireachd
5. Prìs, ruigsinneachd, suidheachaidhean cumail suas, ùine ath-bhreithneachaidh, innealan prògramadh, msaa.

Àireamh de qubits

Tha a h-uile dad follaiseach an seo, mar as motha is ann as fheàrr. Gu fìrinneach, feumaidh tu pàigheadh ​​​​airson qubits, agus gu h-iomchaidh feumaidh tu na h-uimhir de qubits a cheannach a tha a dhìth gus an obair a choileanadh. Airson leasaiche innealan slot sònraichte, tha aon qubit gach inneal gu leòr (gus thuaiream a ghineadh). Airson “feachd brùideil” RSA-2048 - co-dhiù 2048 qubits.

Tha na h-algorithms quantum as fhollaisiche air an ainmeachadh às deidh Grover agus Shor. Leigidh Grover leat hashes “hack”. Gus Bitcoin a mhilleadh, feumaidh tu coimpiutairean le co-dhiù 256 qubits air bòrd (faodaidh tu cluich mun cuairt le iom-fhillteachd Bitcoin, ach leig leinn cumail ris an àireamh cruinn seo). Leigidh Shor leat àireamhan a dhèanamh. Gus àireamh de dh'fhaid n àireamhan dà-chànanach a chomharrachadh, feumaidh tu co-dhiù n qubits.

An ìre as àirde an-dràsta: 50 qubits (72 mu thràth?). Agus gu dearbh, is e 50 qubits an ìre as àirde. An ìre de shamhlachadh coimpiutair quantum. Ann an teòiridh, is urrainn dhuinn àireamh sam bith de qubits a shamhlachadh air coimpiutairean clasaigeach. Ann an da-rìribh, le bhith a’ cur aon qubit ri atharrais feumar na coimpiutairean clasaigeach a dhùblachadh. Cuir ris an seo na fathannan mu qubits a’ dùblachadh gach bliadhna, agus faighnich a’ cheist dhut fhèin: ciamar a nì thu dì-bhugachadh air algorithms airson 25651210242048 qubits? Chan eil simuladair ann; chan urrainn dhut puing brisidh a shuidheachadh air pròiseasar quantum.

Ùine cumail co-leanailteachd (ùine decoherence)

Chan e co-leanailteachd agus co-leanailteachd an aon rud. Is toil leam coimeas a dhèanamh eadar cunbhalachd agus ath-nuadhachadh cuimhne obrach. Tha billeanan de cheallan air an stiall RAM, gach fear le cosgais, neoni no aon. Tha seilbh glè inntinneach aig a’ chosgais seo - bidh e a’ drèanadh. Bidh an cealla “aonad” an toiseach gu bhith na chill 0.99, an uairsin na chealla 0.98, agus mar sin air adhart. A rèir sin, tha 0.01, 0.02, 0.03 air an cruinneachadh aig neoni... Feumar a’ chosgais seo ùrachadh, “ath-nuadhachadh”. Thèid rud sam bith nas lugha na leth ath-shuidheachadh gu neoni, thèid a h-uile càil eile a phutadh gu aon.

Chan urrainnear pròiseasairean Quantum ath-nuadhachadh. Mar sin, tha aon chearcall ann airson a h-uile àireamhachadh, gus a’ chiad qubit “aodion”. Canar àm decoherence ris an ùine ron chiad “drip”. Tha co-leanailteachd na staid nuair nach eil na qubits fhathast “air a dhol a-mach.” tha e Faodaidh tu coimhead air beagan a bharrachd mhìneachaidhean inbheach.

Tha co-leanailteachd co-cheangailte ris an àireamh de qubits: mar as motha de qubits, is ann as duilghe a bhios e co-leanailteachd a chumail suas. Air an làimh eile, ma tha àireamh mhòr de qubits agad, faodaidh tu cuid dhiubh a chleachdadh gus mearachdan co-cheangailte ri decoherence a cheartachadh. Às an seo a 'sruthadh a-machnach eil an àireamh de qubits ann fhèin a’ fuasgladh dad. Faodaidh tu an àireamh de qubits a dhùblachadh agus 90% dhiubh a chosg a 'càradh mì-fhreagarrachd.

Seo far a bheil bun-bheachd qubit loidsigeach a 'tighinn a-steach. Gu ìre mhòr, ma tha pròiseasar agad le 100 qubits, ach gu bheil 40 dhiubh ag amas air co-leanailteachd a rèiteachadh, tha thu air fhàgail le 60 qubits loidsigeach. An fheadhainn air an cuir thu an gnìomh an algairim agad. Tha bun-bheachd qubits loidsigeach a-nis caran teòiridheach; gu pearsanta cha chuala mi mu bhuileachadh practaigeach.

Mearachdan agus an ceartachadh

Sguabadh eile de luchd-giullachd quantum. Ma thionndaidheas tu qubit, tha teansa 2% ann gum fàillig an obair. Ma chuireas tu a-steach 2 qubits, tha an ìre mearachd suas ri 8%. Gabh àireamh 256-bit, hash e gu SHA-256, cunnt an àireamh de ghnìomhachd, obraich a-mach an coltachd gun dèan thu A H-UILE de na h-obraichean sin gun mhearachd.

Bidh matamataigs a’ toirt seachad fuasgladh: ceartachadh mhearachdan. Tha algorithms ann. Tha feum air 2 qubits fiosaigeach gus aon cheangal de 100.000 qubits loidsigeach a chuir an gnìomh. Chan fhada gus an tig an deireadh.

Pròiseasaran ailtireachd

Gu fìrinneach, chan eil coimpiutairean quantum ann. Chan eil ann ach pròiseasairean quantum. Carson a tha feum agad air RAM nuair a tha an ùine gu obair cuingealaichte ri milliseconds? Bidh mi a’ prògramadh ann an Q#, ach ’s e cànan àrd-ìre a th’ ann. Thoir dhut fhèin 15 qubits, agus dèan rud sam bith a tha thu ag iarraidh leotha. Bha e ag iarraidh, chuir e a’ chiad qubit an sàs leis an deicheamh. Miann - troimh-chèile a 'chiad sia.

Air pròiseasar fìor chan eil an leithid de shaorsa ann. Dh’ iarr mi air a’ chiad qubit a dhol an sàs le 15 - cruthaichidh an compiler 26 gnìomhachd a bharrachd. Ma tha thu fortanach. Ma tha thu mì-shealbhach, ginidh e ceud. Is e an fhìrinn nach urrainn qubit a dhol an sàs ach le a nàbaidhean. Chan fhaca mi barrachd air 6 nàbaidhean gach qubit. Ann am prionnsapal, tha luchd-cruinneachaidh ann a nì an fheum as fheàrr de phrògraman cuantamach, ach tha iad fhathast caran teòiridheach.

Tha seata stiùiridh eadar-dhealaichte aig gach pròiseasar, agus tha na ceanglaichean eadar qubits eadar-dhealaichte. Ann an saoghal air leth freagarrach, tha Rx, Ry, Rz neo-riaghailteach againn, agus na cothlamadh aca, a bharrachd air ceangal an-asgaidh stèidhichte air dusan feart, a bharrachd air Swap: thoir sùil air na gnìomhaichean ann an Quirk. Gu fìrinneach, tha grunn phaidhrichean de qubits againn, agus tha ceangal CNOT (q[0], q[1]) a’ cosg aon obrachadh, agus tha CNOT(q[1], q[0]) a’ gabhail 7. Agus bidh co-leanailteachd a’ leaghadh .. .

Prìs, ruigsinneachd, suidheachadh cumail suas, ùine luach-crìonaidh, innealan prògramaidh ...

Chan eil prìsean air an sanasachadh, tha cothrom air saoranach cuibheasach faisg air neoni, cha deach ùine ìsleachaidh a thomhas ann an cleachdadh, tha innealan prògramaidh dìreach nan òige. Sgrìobhainnean air arxiv.org.

Mar sin dè am fiosrachadh a dh’ fheumas tu bho eòlaichean nuair a bhios tu a’ leigeil ma sgaoil coimpiutair quantum ùr?

A bharrachd air an liosta gu h-àrd, is toil leam na roghainnean bho Perl Cumhachd и Alter2:

Ma thòisich a h-uile artaigil mu choimpiutair quantum ùr le dà fheart - meud aig an aon àm qubits an sàs, agus ùine gleidhidh qubit.

No eadhon nas fheàrr - bhon àm a bheir e gus slat-tomhais sìmplidh a ruith, mar eisimpleir, lorg prìomh fheartan àireamh 91.

Source: www.habr.com