Kọmputa quantum na mgbakọ quantum - ọhụrụ , nke agbakwunyere na oghere ozi anyị yana , na usoro teknụzụ ndị ọzọ dị elu. N'otu oge ahụ, ọ dịghị mgbe m nwere ike ịchọta ihe na Ịntanetị nke ga-ejikọta mgbagwoju anya n'isi m kpọrọ "Olee otú kọmpụta quantum si arụ ọrụ". Ee, enwere ọtụtụ ọmarịcha ọrụ, gụnyere na Habr (lee. ), ihe ndị, dị ka ọ na-emekarị, na-enwekwu ihe ọmụma ma bara uru, ma foto dị n'isi m, dị ka ha na-ekwu, atụkwasịghị ya.
Na nso nso a, ndị ọrụ ibe m bịakwutere m wee jụọ, “Ị ghọtara ka kọmpụta quantum si arụ ọrụ? Ị nwere ike ịgwa anyị? Ma mgbe ahụ, achọpụtara m na ọ bụghị naanị m nwere nsogbu n'ịkọkọta ihe osise dị n'isi m.
N'ihi ya, a nwara ikpokọta ozi gbasara kọmpụta quantum n'ime sekit mgbagha na-agbanwe agbanwe ebe isi larịị, na-enweghị miri emi imikpu na mgbakọ na mwepụ na Ọdịdị nke quantum ụwa, a kọwara ihe kọmpụta quantum bụ, ụkpụrụ ndị ọ na-arụ na ya, na nsogbu ndị ọkà mmụta sayensị na-enwe mgbe ha na-eke na ịrụ ya.
Isiokwu dị n’ime
Nkwuputa
Onye ode akwụkwọ abụghị ọkachamara na kọmpụta quantum, na Ndị na-ege ntị nke akụkọ a bụ otu ndị IT, ọ bụghị ndị ọkachamara quantum, bụ́ ndị chọkwara itinye foto n’isi ha nke a kpọrọ “How quantum computers work.” N'ihi nke a, a na-ama ụma mee ka ọtụtụ echiche dị na isiokwu ahụ dị mfe iji ghọta teknụzụ quantum nke ọma na ọkwa "isi", mana na-enweghị. .
Edemede n'ebe ụfọdụ na-eji ihe sitere na isi mmalite ndị ọzọ, . Ebe ọ bụla o kwere mee, a na-etinye njikọ kpọmkwem na ngosipụta ederede mbụ, tebụl ma ọ bụ ọnụ ọgụgụ. Ọ bụrụ na m chefuru ihe (ma ọ bụ onye) ebe, dee na m ga-edozi ya.
Okwu Mmalite
N'isiakwụkwọ a, anyị ga-eleba anya n'ụzọ dị nkenke ka oge quantum si malite, gịnị bụ ihe na-akpali akpali maka echiche nke kọmpụta quantum, bụ ndị (mba na ụlọ ọrụ) bụ ndị isi egwuregwu ugbu a n'ọhịa a, na-ekwukwa okwu dị mkpirikpi. banyere isi ntụziaka nke mmepe nke quantum computing.
Otu esi malite
A na-ewere mmalite nke oge quantum dị ka 1900, mgbe M. Planck bu ụzọ wepụta n'ihu. na ike na-emitted na etinye obi gị dum ọ bụghị mgbe nile, ma na iche iche quanta (akụkụ). Ọtụtụ ndị ọkà mmụta sayensị pụtara ìhè n'oge ahụ welitere ma mepụta echiche a - Bohr, Einstein, Heisenberg, Schrödinger, bụ nke mere ka e kee na mmepe nke sayensị dị otú ahụ dị ka. . Enwere ọtụtụ ihe dị mma na ịntanetị banyere nhazi nke quantum physics dị ka sayensị; n'isiokwu a, anyị agaghị adabere na nke a n'ụzọ zuru ezu, ma ọ dị mkpa igosi ụbọchị mgbe anyị banyere n'oge ọhụrụ.
Quantum physics ewetala ọtụtụ ihe mepụtara na teknụzụ na ndụ anyị kwa ụbọchị, na-enweghị nke ọ na-esiri ike iche n'echiche ụwa gbara anyị gburugburu. Dịka ọmụmaatụ, laser, nke a na-eji ugbu a n'ebe niile, site na ngwa ụlọ (ọkwa laser, wdg) ruo na usoro teknụzụ dị elu (laser maka mgbazi ọhụụ, ndewo. ). Ọ ga-abụ ihe ezi uche dị na ya iche na n'oge na-adịghị, mmadụ ga-ewepụta echiche na gịnị kpatara na ejighi usoro quantum maka mgbakọ. Na mgbe ahụ na 1980 o mere.
Wikipedia na-egosi na 1980 bụ ọkà mmụta sayensị anyị Yuri Manin gosipụtara echiche mbụ nke mgbakọ quantum. Ma ha malitere ikwu banyere ya nanị n’afọ 1981, bụ́ mgbe R. Feynman a ma ama , kwuru na ọ gaghị ekwe omume ịme ka evolushọn nke usoro quantum na kọmputa oge gboo n'ụzọ dị irè. Ọ tụpụtara ihe nlereanya nke elementrị , nke ga-enwe ike ịme ụdị ihe ngosi dị otú ahụ.
Enwere a , olee A na-ewere ya dị ka agụmakwụkwọ na n'ụzọ zuru ezu, mana anyị ga-agafe nkenke:
Isi ihe dị mkpa na akụkọ ihe mere eme nke imepụta kọmpụta quantum:
- [1994]. P. Oke osimiri. Onye mere ya
- [1998]. Emepụtara
- [2001]. IBM webatara ogbugbu maka mgbasawanye nke nọmba 15
- [2007-2016] na-emepụta ma na-emepụta kọmputa nwere 128-2000 qubits
- [2012]. Emere na Mahadum California
- [2016]. Google na kọmputa 9-qubit
- [2017]. (atọ atọ)
- [2019]. . 20-qubit kọmputa na igwe ojii
- [2019]. . 53 qubit kọmputa. ?
Dị ka ị na-ahụ, afọ 17 agafeela (site na 1981 ruo 1998) site na oge nke echiche ruo na mbụ mmejuputa ya na kọmputa nwere 2 qubits, na afọ 21 (site na 1998 ruo 2019) ruo mgbe ọnụọgụ qubits ruru 53. Ọ were afọ 11 (site na 2001 ruo 2012) iji meziwanye nsonaazụ nke Shor's algọridim (anyị ga-eleba ya anya n'ụzọ zuru ezu obere oge) site na nọmba 15 ruo 21. Ọzọkwa, naanị afọ atọ gara aga ka anyị rutere n'ókè nke na-emejuputa ihe Feynman kwuru gbasara ya, ma mụta ịṅomi usoro anụ ahụ kacha dị mfe.
Mmepe nke mgbakọ quantum dị nwayọ. Ndị ọkà mmụta sayensị na ndị injinia na-eche ọrụ siri ike ihu, steeti quantum dị mkpụmkpụ na adịghị ike, na iji chekwaa ha ogologo oge iji mee mgbako, ha ga-ewu sarcophagi maka ọtụtụ iri nde dollar, nke a na-echekwa okpomọkụ. dị n'elu efu zuru oke, na nke a na-echebe nke ọma site na mmetụta mpụga. Ọzọ, anyị ga-ekwu maka ọrụ na nsogbu ndị a n'ụzọ zuru ezu karị.
Ndị na-egwu egwu
E si na akụkọ a wepụta ihe mmịfe maka ngalaba a , site n'aka onye nyocha Alexei Fedorov. Ka m nye gị nkwuputa okwu ozugbo:
Mba niile nwere ọganihu na teknụzụ na-arụsi ọrụ ike ugbu a na teknụzụ quantum. A na-etinye nnukwu ego na nyocha a, a na-emepụta mmemme pụrụ iche iji kwado teknụzụ quantum.
Ọ bụghị naanị steeti, kamakwa ụlọ ọrụ nzuzo na-ekere òkè n'ọsọ quantum. Na mkpokọta, Google, IBM, Intel na Microsoft etinyela ihe dị ka ijeri $0,5 n'oge na-adịbeghị anya na mmepe nke kọmpụta quantum wee mepụta nnukwu ụlọ nyocha na ebe nyocha.
Enwere ọtụtụ akụkọ na Habré na ịntanetị, dịka ọmụmaatụ. , и , nke a na-enyocha ọnọdụ ugbu a na mmepe nke teknụzụ quantum na mba dị iche iche. Ihe kacha anyị mkpa ugbu a bụ na mba ndị niile mepere emepe na teknụzụ na-etinye ego buru ibu na nyocha na ntụziaka a, nke na-enye olileanya maka ụzọ isi pụọ na ọgba aghara teknụzụ ugbu a.
Ntuziaka mmepe
N'oge a (M nwere ike ịbụ ihe na-ezighị ezi, gbazie m) mbọ isi (na ọtụtụ ma ọ bụ obere nsonaazụ) nke ndị egwuregwu niile na-eduga na-etinye uche na mpaghara abụọ:
- Kọmputa quantum pụrụiche, nke e mere iji dozie otu nsogbu akọwapụtara, dịka ọmụmaatụ, nsogbu njikarịcha. Otu ihe atụ nke ngwaahịa bụ D-Wave quantum kọmputa.
- Kọmputa quantum zuru ụwa ọnụ - nke nwere ike mejuputa algọridim nke quantum aka ike (Shor, Grover, wdg). Mmemme sitere na IBM, Google.
Vectors ndị ọzọ nke mmepe nke quantum physics na-enye anyị, dị ka:
- dị ka ndabere maka
- na ọtụtụ ihe ndị ọzọ
N'ezie, ọ dịkwa na ndepụta nke mpaghara maka nyocha, ma ugbu a ọ dị ka ọ nweghị ihe ọ bụla ma ọ bụ obere ihe dị ịrịba ama.
Ọzọkwa ị nwere ike ịgụ Ọfọn, google"", Ọmụmaatụ, , и .
Ihe ndabere. Sistemụ ihe na quantum
Ihe kacha mkpa ịghọta site na ngalaba a bụ nke ahụ
Kọmputa Quantum (n'adịghị ka ọ dị na mbụ) na-eji dị ka ndị na-ebu ozi ihe dị iche iche, na iji mee ngụkọ, a ga-ejikọta ihe ndị quantum n'ime usoro nke quantum.
Gịnị bụ ihe quantum?
Ihe nke Quantum - ihe nke microworld (ụwa quantum) nke na-egosipụta njirimara quantum:
- Nwere steeti akọwara nke nwere oke oke abụọ
- Ọ nọ n'ogo nke steeti ya ruo oge nha
- Na-ejikọta onwe ya na ihe ndị ọzọ iji mepụta usoro quantum
- Na-eju usoro ihe ọmụmụ enweghị-cloning (enweghị ike iṅomi ọnọdụ ihe)
Ka anyị leba anya na akụrụngwa nke ọ bụla n'ụzọ zuru ezu:
Nwere steeti akọwara nwere ọkwa oke ala abụọ (steeti njedebe)
Ihe atụ ama ama n'ezie bụ mkpụrụ ego. Ọ nwere ọnọdụ "akụkụ", nke na-ewe na ọkwa abụọ - "isi" na "ọdụ".
Ọ nọ n'ogo nke steeti ya ruo oge nha
Ha tụpụrụ otu mkpụrụ ego, ọ na-efe efe na-atụgharị. Mgbe ọ na-atụgharị, ọ gaghị ekwe omume ikwu na nke n'ime oke ókè ala "akụkụ" ya dị. Ma ozugbo anyị wetuo ya wee lelee nsonaazụ ya, nnukwu ọnọdụ steeti na-adaba ozugbo n'otu n'ime steeti oke oke - "isi" na "ọdụ". Ịkụ mkpụrụ ego ụra n'ọnọdụ anyị bụ ihe atụ.
Na-ejikọta onwe ya na ihe ndị ọzọ iji mepụta usoro quantum
O siri ike na mkpụrụ ego, mana ka anyị gbalịa. Were ya na anyị tụpụrụ mkpụrụ ego atọ ka ha na-atụgharị na-arapara n'ahụ ibe ha, nke a na-agbakọta na mkpụrụ ego. N'oge ọ bụla, ọ bụghị naanị na onye ọ bụla n'ime ha nọ n'ọkwá dị elu, mana steeti ndị a na-emetụta ibe ha (mkpụrụ ego ahụ na-agbakọta).
Na-eju usoro ihe ọmụmụ enweghị-cloning (enweghị ike iṅomi ọnọdụ ihe)
Ọ bụ ezie na mkpụrụ ego na-efe efe ma na-agbagharị, ọ dịghị ụzọ anyị nwere ike isi mepụta otu ụdị ntụgharị nke mkpụrụ ego ọ bụla, dị iche na usoro. Usoro ahụ na-ebi n'ime onwe ya ma na-ekwo ekworo nke ịhapụ ozi ọ bụla na ụwa dị n'èzí.
Okwu ole na ole ọzọ gbasara echiche n'onwe ya "Ntụgharị uche", na ọ fọrọ nke nta niile isiokwu superposition kọwara dị ka "dị na steeti niile n'otu oge", nke bụ, n'ezie, eziokwu, ma mgbe ụfọdụ na-enweghị isi na mgbagwoju anya. A pụkwara iche n'echiche nke steeti dị elu dị ka eziokwu ahụ bụ na n'oge ọ bụla otu ihe nwere quantum nwere enwere ụfọdụ ohere nke ịdaba n'ọkwa oke oke ya, na n'ozuzu, ihe gbasara omume ndị a hà nhata 1.. Mgbe e mesịrị, mgbe ị na-atụle qubit, anyị ga-elekwasị anya na nke a n'ụzọ zuru ezu.
Maka mkpụrụ ego, nke a nwere ike ịhụ anya - dabere na ọsọ mbụ, akụkụ nke ịkwatu, ọnọdụ gburugburu ebe obibi nke mkpụrụ ego na-efe efe, n'oge ọ bụla na oge nke puru omume nke inweta "isi" ma ọ bụ "ọdụ" dị iche. Na, dị ka e kwuru na mbụ, ọnọdụ nke ụdị ego a na-efe efe nwere ike iche n'echiche dị ka "ịnọ na ókèala ya niile n'otu oge, mana enwere ohere dị iche iche nke mmejuputa ha."
Ihe ọ bụla a na-ezute ihe ndị a dị n'elu na nke anyị nwere ike ịmepụta ma jikwaa nwere ike iji mee ihe dị ka onye na-ebu ozi na kọmputa quantum.
N'ihu n'ihu, anyị ga-ekwu maka ọnọdụ dị ugbu a na mmejuputa anụ ahụ nke qubits dị ka quantum, na ihe ndị ọkà mmụta sayensị na-eji ugbu a na ikike a.
Ya mere, ihe onwunwe nke atọ na-ekwu na ihe ndị quantum nwere ike ịbanye n'ime ka ịmepụta usoro nke quantum. Kedu ihe bụ sistemu quantum?
Sistemụ Quantum - usoro nke ihe ejikọtara ọnụ nke nwere ihe ndị a:
- Sistemu quantum dị n'ogo nke steeti niile enwere ike ime nke ihe ndị ọ mejupụtara
- Ọ gaghị ekwe omume ịmata ọnọdụ nke usoro ahụ ruo oge nha
- N'oge nha, usoro ahụ na-emejuputa otu n'ime ụdị dị iche iche nke steeti ókèala ya
(na, na-ele anya ntakịrị)
Nkọwa maka mmemme quantum:
- Mmemme quantum nwere ọnọdụ nke sistemu na ntinye, ihe dị elu n'ime, ihe dị elu na mmepụta
- Na mmepụta nke mmemme ahụ mgbe nhachara, anyị nwere mmejuputa nke puru omume nke otu n'ime steeti ikpeazụ nke usoro ahụ (gbakwunyere njehie nwere ike ime)
- Mmemme quantum ọ bụla nwere ụlọ ọrụ chimni (ntinye -> mmepụta. Enweghị loops, ị nweghị ike ịhụ ọnọdụ nke sistemụ n'etiti usoro ahụ.)
Tụnyere kọmpụta quantum na nke a na-ahụkarị
Ka anyị tulee kọmputa nkịtị na otu quantum ugbu a.
| kọmputa mgbe niile | Kọmputa Quantum | |
|
Ezigbo uche
|
0 / 1 | `a|0> + b|1>, a^2+b^2=1` |
|
Physics
|
Semiconductor transistor | Ihe nke Quantum |
|
Onye na-ebu ozi
|
Ọkwa voltaji | Polarization, tụgharịa,… |
|
arụmọrụ
|
Ọ BỤGHỊ, NA, MA ọ bụ, XOR karịrị ibe n'ibe | Valves: CNOT, Hadamard,… |
|
Mmekọrịta
|
Semiconductor mgbawa | Ọgbaghara na ibe ya |
|
Algorithms
|
Ọkọlọtọ (lee Whip) | Ọpụrụiche (Oké Osimiri, Grover) |
|
Isi
|
Digital, deterministic | Analog, ihe puru omume |
Ọkwa mgbagha
Na kọmputa mgbe niile nke a bụ ntakịrị. Anyị maara nke ọma site na site na deterministic bit. Nwere ike were ụkpụrụ nke 0 ma ọ bụ 1. Ọ na-anagide ọrụ ahụ nke ọma otu ihe ezi uche dị na ya maka kọmpụta oge niile, mana ọ dabara nke ọma maka ịkọwa steeti ihe nkenke, nke, dị ka anyị kwuru na mbụ, n'ime ọhịa dị nasuperpositions nke oke ala ha.
Nke a bụ ihe ha ji bịa . Na steeti oke ya, ọ na-achọpụta steeti ndị yiri 0 na 1 , na superposition na-anọchi anya Nkesa puru omume n'ofe oke ala ya |0> и |1>:
a|0> + b|1>, такое, что a^2+b^2=1a na b na-anọchi anya , na n'ámá nke modul ha bụ n'ezie ihe puru omume nke inweta kpọmkwem ụkpụrụ ndị dị otú ahụ nke oke ala. |0> и |1>, ọ bụrụ na ị daa qubit na nha ugbu a.
oyi akwa anụ ahụ
N'ọkwa nkà na ụzụ dị ugbu a nke mmepe, mmejuputa anụ ahụ nke ntakịrị maka kọmputa nkịtị bụ transistor semiconductor, maka quantum, dịka anyị kwuburu, ihe ọ bụla quantum. Na ngalaba na-esote anyị ga-ekwu maka ihe a na-eji ugbu a dị ka mgbasa ozi anụ ahụ maka qubits.
Oche nchekwa
Maka kọmpụta oge niile nke a bụ eletrik - ọkwa voltaji, ọnụnọ ma ọ bụ enweghị nke ugbu a, wdg, maka quantum - otu ọnọdụ nke quantum ihe (ntụziaka nke polarization, spine, wdg), nke nwere ike ịbụ na ọnọdụ nke elu.
arụmọrụ
Iji mejuputa sekit mgbagha na kọmpụta oge niile, anyị na-eji ama ama , Maka arụ ọrụ na qubits ọ dị mkpa ka ịmepụta usoro ọrụ dị iche iche kpamkpam, nke a na-akpọ . Ọnụ ụzọ ámá nwere ike ịbụ otu-qubit ma ọ bụ abụọ-qubit, dabere na qubits ole a na-atụgharị.
Ọmụmaatụ nke ọnụ ụzọ ámá quantum:
Enwere echiche eluigwe valvụ set, nke zuru ezu iji mee ngụkọta nke quantum ọ bụla. Dịka ọmụmaatụ, usoro zuru ụwa ọnụ gụnyere ọnụ ụzọ Hadamard, ọnụ ụzọ ngbanwe oge, ọnụ ụzọ CNOT, na ọnụ ụzọ π⁄8. Site n'enyemaka ha, ị nwere ike ịme mgbakọ quantum ọ bụla na nhazi qubits na-ezighị ezi.
N'isiokwu a, anyị agaghị ebi n'ụzọ zuru ezu na usoro nke ọnụ ụzọ ámá quantum; . Isi ihe ị ga-echeta:
- Arụ ọrụ na ihe quantum chọrọ ka e mepụta ndị ọrụ ezi uche ọhụrụ (ọnụ ụzọ quantum)
- Ọnụ ụzọ nke Quantum na-abịa na otu qubit na ụdị qubit abụọ.
- Enwere ọnụ ụzọ ámá zuru ụwa ọnụ nke enwere ike iji rụọ mgbakọ quantum ọ bụla
Mmekọrịta
Otu transistor bụ ihe na-abaghị uru nye anyị iji mepụta mgbako anyị kwesịrị ijikọ ọtụtụ transistor na ibe anyị, ya bụ, mepụta mgbawa semiconductor site na ọtụtụ nde transistor nke iji wuo sekit ezi uche dị na ya; na, n'ikpeazụ, nweta a ọgbara ọhụrụ processor n'ụdị ya kpochapụwo.
Otu qubit abaghịkwa anyị uru kpamkpam (nke ọma, ọ bụrụ naanị na usoro agụmakwụkwọ),
iji mepụta mgbakọ na mwepụ anyị chọrọ usoro qubits (ihe dị iche iche)
nke, dịka anyị kwuburu, a na-emepụta site na ijikọta qubits n'etiti onwe ha ka mgbanwe na steeti ha na-eme n'usoro n'usoro.
Algorithms
Ọkọlọtọ algọridim nke mmadụ chịkọbara ruo taa adịghị mma kpamkpam maka mmejuputa na kọmpụta quantum. Ee, n'ozuzu ọ dịghị mkpa. Kọmputa quantum dabere na mgbagha ọnụ ụzọ n'elu qubits chọrọ imepụta algọridim dị iche iche kpamkpam, quantum algọridim. N'ime algọridim nke quantum a kacha mara amara, enwere ike ịmata atọ:
- (factorization)
- (nchọ ngwa ngwa na nchekwa data enweghị iwu)
- (azịza nye ajụjụ ahụ, ọrụ na-adịgide adịgide ma ọ bụ nke ziri ezi)
Isi
Na ihe dị iche iche kachasị mkpa bụ ụkpụrụ ọrụ. Maka kọmpụta ọkọlọtọ nke a bụ digital, nnọọ deterministic ụkpụrụ, dabere n'eziokwu na ọ bụrụ na anyị edobere ụfọdụ ọnọdụ mmalite nke usoro ahụ ma nyefee ya site na algorithm nyere, mgbe ahụ, nsonaazụ nke ngụkọta oge ga-abụ otu, n'agbanyeghị ugboro ole anyị na-agba ọsọ a ngụkọta oge. N'ezie, omume a bụ kpọmkwem ihe anyị tụrụ anya na kọmputa.
Kọmputa Quantum na-arụ ọrụ analọg, ụkpụrụ puru omume. Nsonaazụ nke algọridim enyere na ọnọdụ izizi enyere bụ ihe nlele sitere na nkesa nke puru omume mmejuputa ikpeazụ nke algọridim tinyere mperi enwere ike.
Ụdị nke puru omume nke mgbakọ quantum bụ n'ihi ihe puru omume nke ụwa quantum. "Chineke anaghị eji ụwa egwu egwu egwu.", kwuru ochie Einstein, ma ihe niile nnwale na kwuru anya (na nke ugbu a na nkà mmụta sayensị paradigm) na-akwado ndị na-abụghị.
Mmejuputa anụ ahụ nke qubits
Dịka anyị kwuburu, otu qubit nwere ike ịnọchite anya ihe ihe dị iche iche, ya bụ, ihe anụ ahụ nke na-emejuputa njirimara quantum akọwara n'elu. Ya bụ, n'ikwu okwu n'ụzọ siri ike, ihe anụ ahụ ọ bụla nwere steeti abụọ yana steeti abụọ a nọ n'ọkwa dị elu, enwere ike iji wuo kọmpụta quantum.
"Ọ bụrụ na anyị nwere ike itinye atọm n'ime ọkwa abụọ dị iche iche wee chịkwaa ha, mgbe ahụ ị nwere qubit. Ọ bụrụ na anyị nwere ike iji ion mee nke a, ọ bụ qubit. Otú ahụ ka ọ dịkwa ugbu a. Ọ bụrụ na anyị na-agba ya gaa n'aka elekere na elekere elekere n'otu oge, ị nwere qubit."
E nwere к , ebe a na-atụle ụdị mmejuputa anụ ahụ dị ugbu a nke qubit n'ụzọ zuru ezu karị, anyị ga-edepụta nke kachasị amara na nke a na-ahụkarị:
- na ọtụtụ echiche ndị ọzọ dị egwu (anions, wdg)
N'ime ụdị dịgasị iche iche a, nke kachasị emepe bụ ụzọ mbụ nke inweta qubits, dabere na . , , na ndị egwuregwu ndị ọzọ na-eduga na-eji ya arụ ọrụ ha.
Ọfọn, gụkwuo kwere omume qubits si .
Ihe ndabere. Otu kọmpụta quantum si arụ ọrụ
A na-ewepụta ihe maka ngalaba a (ọrụ na foto) site na akụkọ ahụ .
Yabụ, were ya na anyị nwere ọrụ a:
Enwere otu mmadụ atọ: (A)ndrey, (B)olodya na (C)erezha. Enwere tagzi abụọ (0 na 1).
Amarakwa na:
- (A)ndrey, (B)olodya bụ enyi
- (A)ndrey, (C)erezha bụ ndị iro
- (B)olodya na (C)erezha bụ ndị iro
Ọrụ: Tinye ndị mmadụ na tagzi ka ọ Max (enyi) и Obere (ndị iro)
Ogo: L = (ọnụọgụ ndị enyi) - (ọnụọgụ ndị iro) maka nhọrọ ebe obibi ọ bụla
DỊ MKPA: Na-eche na ọ dịghị heuristics, ọ dịghị ezigbo ngwọta. N'okwu a, enwere ike idozi nsogbu ahụ naanị site na nchọta nhọrọ zuru oke.
Ngwọta na kọmputa mgbe niile
Otu esi edozi nsogbu a na kọmputa mgbe niile (super) (ma ọ bụ ụyọkọ) - o doro anya na ịkwesịrị ịmegharị nhọrọ niile enwere ike. Ọ bụrụ na anyị nwere a multiprocessor usoro, mgbe ahụ anyị nwere ike paralleliize ngụkọta oge nke ngwọta gafee ọtụtụ processors na mgbe ahụ na-anakọta nsonaazụ.
Anyị nwere nhọrọ ebe obibi 2 ga-ekwe omume (taxi 0 na tagzi 1) na mmadụ 3. Oghere ngwọta 2 ^ 3 = 8. Ị nwere ike ịgafe nhọrọ 8 site na iji mgbako, nke a abụghị nsogbu. Ugbu a, ka anyị mee ka nsogbu ahụ sie ike - anyị nwere mmadụ 20 na ụgbọ ala abụọ, oghere ngwọta 2^20 = 1. Ọnweghị ihe gbagwojuru anya. Ka anyị mụbaa ọnụ ọgụgụ mmadụ site na ugboro 2.5 - were mmadụ 50 na ụgbọ oloko abụọ, oghere ngwọta dị ugbu a. 2^50 = 1.12 x 10^15. Kọmpụta nkịtị (super) amalitela inwe nnukwu nsogbu. Ka anyị mụbaa ọnụ ọgụgụ mmadụ ugboro abụọ, 2 mmadụ ga-enye anyị ugbua 1.2 x10^30 enwere ike nhọrọ.
Ya mere, a pụghị ịgbakọ ọrụ a n'ime oge kwesịrị ekwesị.
Jikọọ supercomputer
Kọmputa kachasị ike ugbu a bụ nọmba 1 nke nke ahụ bụ , nrụpụta 122 . Ka anyị chee na anyị chọrọ ọrụ 100 iji gbakọọ otu nhọrọ, mgbe ahụ iji dozie nsogbu ahụ maka mmadụ 100 anyị ga-achọ:
(1.2 x 10^30 100) / 122×10^15 / (606024365) = 3 x 10^37 afọ.
Dị ka anyị na-ahụ, ka akụkụ nke data mbụ na-abawanye, oghere ngwọta na-eto dịka iwu ike siri dị, na n'ozuzu ikpe, maka N ibe n'ibe anyị nwere 2 ^ N nwere ike ngwọta nhọrọ, nke maka dịtụ obere N (100) na-enye anyị uncalculated (na ugbu a nkà na ụzụ larịị) ngwọta ohere.
Enwere uzo ozo? Dị ka ị nwere ike chepụtara, ee, e nwere.
Mana tupu anyị abanye na otu na ihe kpatara kọmpụta quantum nwere ike isi dozie nsogbu ndị dị otú a nke ọma, ka anyị wepụta oge chepụtaghachi ihe ha bụ. nkesa puru omume. Atụla ụjọ, nke a bụ akụkọ nyocha, a gaghị enwe mgbakọ na mwepụ siri ike ebe a, anyị ga-eji ihe atụ kpochapụla mee akpa na bọọlụ.
Dị nnọọ ntakịrị combinatorics, ihe gbasara nke puru omume na nnwale iju
Ka anyị were akpa tinye ya n'ime ya 1000 ọcha na 1000 bọọlụ ojii. Anyị ga-eduzi nnwale - wepụ bọọlụ ahụ, dee agba, weghachite bọọlụ na akpa ma gwakọta bọọlụ na akpa ahụ.
Emere nnwale ahụ ugboro 10, wepụrụ bọọlụ ojii iri. Enwere ike? N'ezie. Ihe nlele a ọ na-enye anyị echiche ezi uche dị na ya maka nkesa n'ezie na akpa ahụ? O doro anya na ọ bụghị. Ihe ekwesịrị ime - ziri ezi, pmegharịa nnwale ahụ ugboro nde wee gbakọọ ugboro ole bọọlụ ojii na ọcha. Anyị na-enweta, dịka ọmụmaatụ 49.95% ojii na 50.05% ọcha. N'okwu a, nhazi nke nkesa nke anyị na-enyocha (wepụta otu bọọlụ) adịlarị ma ọ bụ doo anya.
Isi ihe bụ ịghọta nke ahụ nnwale ahụ n'onwe ya nwere ọdịdị puru omume, na otu sample (bọọlụ) anyị agaghị ama ezi Ọdịdị nke nkesa, anyị kwesịrị ikwugharị nnwale ahụ ọtụtụ oge na nkezi nsonaazụ.
Ka anyị tinye ya na akpa anyị 10 uhie na 10 akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ bọọlụ (mmejọ). Ka anyị kwugharịa nnwale ugboro iri. N'imewepụrụ 5 uhie na 5 akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ. Enwere ike? Ee. Anyị nwere ike ikwu ihe gbasara ezi nkesa - Mba. Ihe kwesịrị ime - nke ọma, ị ghọtara.
Iji nweta nghọta nke nhazi nke nkesa ihe gbasara nke puru omume, ọ dị mkpa iji nyochaa nsonaazụ onye ọ bụla ugboro ugboro site na nkesa a na nkezi nsonaazụ.
Ijikọ tiori na omume
Ugbu a kama bọọlụ oji na nke ọcha, ka anyị were bọọlụ billiard tinye n'ime akpa Bọọlụ 1000 nwere nọmba 2, 1000 nwere nọmba 7 na bọọlụ 10 nwere ọnụọgụ ndị ọzọ.. Ka anyị were ya na onye na-eme nnwale nke a zụrụ azụ n'omume kachasị mfe (wepụta bọọlụ, dee nọmba, tinyeghachi bọọlụ ahụ n'ime akpa ahụ, gwakọta bọọlụ n'ime akpa) wee mee nke a na 150 microseconds. Ọfọn, onye nnwale dị otú ahụ na-agba ọsọ (ọ bụghị mgbasa ozi maka ọgwụ ọjọọ !!!). Mgbe ahụ na 150 sekọnd ọ ga-enwe ike ime nnwale anyị ugboro 1 nde ma nye anyị nkezi nsonaazụ.
Ha nọdụ ala onye nnwale ahụ, nye ya akpa, tụgharịa chere 150 sekọnd wee nata:
nọmba 2 - 49.5%, nọmba 7 - 49.5%, ndị fọdụrụ nọmba na mkpokọta - 1%.
Ee ọ dị mma, akpa anyị bụ kọmpụta quantum nwere algọridim na-edozi nsogbu anyị, na bọọlụ bụ ihe ngwọta nwere ike ime. Ebe ọ bụ na e nwere ụzọ abụọ ziri ezi ngwọta, mgbe ahụ Kọmputa quantum ga-enye anyị nke ọ bụla n'ime ihe ngwọta ndị a nwere ike ime ya na ohere nha anya, yana njehie 0.5% (10/2000), nke anyị ga-ekwu maka ya ma emechaa.
Iji nweta nsonaazụ nke kọmpụta quantum, ịkwesịrị ịgba ọsọ nke quantum algọridim ọtụtụ oge na otu ntinye data etinyere na nkezi nsonaazụ.
Mgbanwe nke kọmpụta quantum
Ugbu a were ya na maka ọrụ metụtara mmadụ 100 (oghere ngwọta 2^100 anyị na-echeta nke a), e nwekwara naanị abụọ ziri ezi mkpebi. Mgbe ahụ, ọ bụrụ na anyị were 100 qubits wee dee algọridim nke na-agbakọ ọrụ ebumnobi anyị (L, lee n'elu) n'elu qubits ndị a, mgbe ahụ, anyị ga-enweta akpa nke a ga-enwe 1000 bọọlụ na ọnụ ọgụgụ nke azịza ziri ezi nke mbụ, 1000 na ọnụ ọgụgụ nke abụọ ziri ezi azịza na 10 bọọlụ na ndị ọzọ nọmba. Na n'ime otu 150 sekọnd anyị experimenter ga-enye anyị atụmatụ nke puru omume nkesa nke ziri ezi azịza.
Enwere ike ịtụle oge igbu oge nke quantum algọridim (ya na ụfọdụ echiche) O(1) mgbe niile gbasara akụkụ nke oghere ngwọta (2^ N).
Ma nke a bụ kpọmkwem ihe onwunwe nke kọmpụta quantum - Oge ojiri gaa n'ihe gbasara iwu iwu na-abawanye ike nke oghere ngwọta bụ isi ihe.
Qubit na ụwa ndị yiri ya
Kedu ka nke a si eme? Kedu ihe na-enye ohere ka kọmpụta quantum mee mgbako ngwa ngwa? Ọ bụ ihe niile gbasara ụdị quantum nke qubit.
Lee, anyị kwuru na qubit dị ka ihe dị na quantum na-enweta otu n'ime steeti ya abụọ mgbe a hụrụ ya, ma na "anụ ọhịa" ọ bụ na superpositions nke steeti, ya bụ, ọ bụ na ya abụọ nke oke ala n'out oge (na ụfọdụ ihe puru omume).
Were (A) ndu ma chee ọnọdụ ya (nke ụgbọ ala ọ nọ - 0 ma ọ bụ 1) dị ka qubit. Mgbe ahụ anyị nwere (na quantum space) ụwa abụọ yiri, n'otu (A) anọdụ na tagzi 0, na ụwa ọzọ - na tagzi 1. Na taxi abụọ n'otu oge, mana enwere ike ịchọta ya na nke ọ bụla n'ime ha n'oge nlele.
Were (B) nwata ka anyị werekwa were were were ọnọdụ ya dịka qubit. Ụwa abụọ ọzọ yiri ibe bilitere. Ma ugbu a ụzọ abụọ nke ụwa (A) и (IN) emekọrịtakwala ihe ọ bụla. Kedu ihe ekwesịrị ime iji mepụta metụtara usoro? Nke ahụ ziri ezi, anyị chọrọ qubits ndị a tie up (confuse). Anyị na-ewere ya gbagwojuru ya anya (A) na (B) - anyị na-enweta usoro nke quantum nke qubits abụọ (A, B), n'ịghọta n'ime onwe ya anọ n'etiti onwe ụwa ndị yiri ya. Tinye (S) ergey ma anyị na-enweta usoro nke qubits atọ (ABC), imejuputa atumatu asatọ n'etiti onwe ụwa ndị yiri ya.
Ihe kachasị mkpa nke mgbakọ quantum (mmejuputa agbụ nke ọnụ ụzọ quantum n'elu usoro nke qubits ejikọrọ) bụ eziokwu na ngụkọ na-apụta na ụwa niile yiri ya n'otu oge.
Ma ọ baghị uru ole n'ime ha anyị nwere, 2^3 ma ọ bụ 2^100, A ga-eme ọnụọgụ algọridim n'ime oge zuru oke n'ụwa ndị a niile ma ga-enye anyị nsonaazụ, nke bụ ihe atụ sitere na nkesa nke puru omume nke nzaghachi algọridim.
Maka nghọta ka mma, mmadụ nwere ike iche nke ahụ kọmpụta quantum n'ọkwa quantum na-arụ usoro ngwọta 2^N yiri ya, onye ọ bụla n'ime ha na-arụ ọrụ na otu nhọrọ nwere ike ime, wee na-anakọta nsonaazụ nke ọrụ - na na-enye anyị azịza n'ụdị a superposition nke ngwọta (nkesa nke puru omume nke nzaghachi), site na nke anyị na-enyocha otu oge ọ bụla (maka nnwale ọ bụla).
Cheta oge onye nyocha anyị chọrọ (150 µs) iji mee nnwale ahụ, nke a ga-abara anyị uru ntakịrị karịa, mgbe anyị na-ekwu maka isi nsogbu nke kọmpụta quantum na oge decoherence.
Quantum algọridim
Dịka ekwurula, algọridim omenala gbadoro ụkwụ na mgbagha ọnụọgụ abụọ anaghị etinye aka na kọmpụta quantum site na iji quantum logic (quantum gates). Maka ya, ọ dị mkpa ka ọ wepụta ndị ọhụrụ na-erigbu ihe niile nwere ike ime n'ụdị nke mgbakọ na mwepụ.
Algọridim ndị a kacha mara amara taa bụ:
N'adịghị ka ndị oge gboo, kọmpụta quantum abụghị ụwa niile.
Naanị ọnụ ọgụgụ dị nta nke quantum algọridim ka ahụrụla ugbu a.
Achọpụta maka njikọ ahụ , ebe, dị ka odee si kwuo (), Achịkọtala ndị nnọchi anya kacha mma nke ụwa quantum-algorithmic ma na-aga n'ihu na-ezukọta.
N'isiokwu a, anyị agaghị enyocha algọridim nke quantum n'ụzọ zuru ezu na ịntanetị maka ọkwa ọ bụla nke mgbagwoju anya, mana anyị ka kwesịrị ịgafe nkenke atọ kachasị ama.
Algọridim nke Shor.
Ihe kacha ewu ewu quantum algọridim bụ (nke onye English mathematician chepụtara na 1994 ), nke a na-achọ iji dozie nsogbu nke ịmepụta nọmba n'ime ihe ndị bụ isi (nsogbu mmepụta, logarithm discrete).
Ọ bụ algọridim a ka a na-ehota dịka ọmụmaatụ mgbe ha na-ede na n'oge na-adịghị anya a ga-emebi usoro ụlọ akụ na okwuntughe gị. N'iburu n'uche na ogologo igodo ndị a na-eji taa abụghị ihe na-erughị 2048 bits, oge maka okpu abịabeghị.
Ka ụbọchị, karịa obi umeala. Nsonaazụ nrụpụta kacha mma na Algorithm Shor - ọnụọgụ и , nke na-erughị 2048 bits. Maka nsonaazụ ndị fọdụrụ site na tebụl, dị iche iche ngụkọta oge, ma ọbụna ihe kasị mma dị ka a algọridim (291311) dị nnọọ anya na ezigbo ngwa.
Ị nwere ike ịgụkwu gbasara algọridim nke Shor, dịka ọmụmaatụ,. Banyere mmejuputa atumatu - .
Otu n'ime mgbagwoju anya na ike achọrọ iji mepụta nọmba 2048-bit bụ kọmputa nwere . Anyị na-ehi ụra nke ọma.
Algọridim nke Grover
- na-edozi nsogbu ngụkọ ọnụ, ya bụ, ịchọta ngwọta maka nha anya F(X) = 1, ebe F nọ si n mgbanwe. Onye America na-ahụ maka mgbakọ na mwepụ tụpụtara ya в .
Enwere ike iji algọridim Grover chọta и nọmba usoro. Na mgbakwunye, enwere ike iji ya dozie ya nsogbu site na nchọcha ike n'etiti ọtụtụ ngwọta nwere ike ime. Nke a nwere ike ibute mmụba ọsọ ọsọ ma e jiri ya tụnyere algọridim oge gboo, n'agbanyeghị na enyeghị "" n'izugbe.
Ị nwere ike ịgụkwu, ma ọ bụ . Ọzọ Enwere nkọwa dị mma nke algọridim na-eji ihe atụ nke igbe na bọl, ma, ọ dị mwute ikwu, n'ihi ihe ndị na-enweghị ike ịchịkwa onye ọ bụla, saịtị a anaghị emeghe m si Russia. Ọ bụrụ na ị nwere a kpọchiekwara ya, yabụ nke a bụ nchịkọta dị mkpirikpi:
Algọridim nke Grover. Were ya na ị nwere igbe igbe mechiri emechi nwere nọmba N. Ha niile bụ ihe tọgbọrọ chakoo ewezuga otu, nke nwere bọọlụ. Ọrụ gị: chọpụta ọnụọgụ nke igbe ebe bọọlụ dị (nọmba a na-amaghị ama na-egosipụtakarị site na leta w).
Kedu ka esi edozi nsogbu a? Uzo kachasi nzuzu bu iji uzo meghee igbe, n'oge na-adịghịkwa anya, ị ga-ahụ igbe nwere bọọlụ. Na nkezi, igbe ole ka a ga-enyocha tupu achọta igbe nwere bọọlụ? Na nkezi, ịkwesịrị imepe ihe dị ka ọkara nke igbe N/2. Ihe bụ isi ebe a bụ na ọ bụrụ na anyị na-amụba ọnụ ọgụgụ nke igbe site na 100 ugboro, mgbe ahụ, nkezi ọnụ ọgụgụ nke igbe dị mkpa ka e meghere tupu achọta igbe na bọọlụ ga-abawanye site na otu narị ugboro.
Ugbu a, ka anyị mee otu nkọwa. Ka anyị ghara iji aka anyị meghee igbe ahụ n'onwe anyị wee lelee maka ọnụnọ nke bọọlụ na nke ọ bụla, mana enwere onye na-emekọrịta ihe, ka anyị kpọọ ya Oracle. Anyị na-agwa Oracle, “check igbe nọmba 732,” na Oracle na-enyocha eziokwu ma zaa, “ọ dịghị bọọlụ dị na igbe nọmba 732.” Ugbu a, kama ikwu igbe ole anyị kwesịrị imeghe na nkezi, anyị na-ekwu "ugboro ole na nkezi ka anyị ga-aga na Oracle iji chọta ọnụọgụ nke igbe nwere bọọlụ"
Ọ na-apụta na ọ bụrụ na anyị sụgharịa nsogbu a na igbe, bọọlụ na Oracle n'asụsụ quantum, anyị na-enweta nsonaazụ dị ịrịba ama: ịchọta ọnụ ọgụgụ igbe nwere bọọlụ n'etiti igbe N, anyị kwesịrị ịkpaghasị Oracle naanị banyere SQRT. (N) ugboro!
Ya bụ, mgbagwoju anya nke ọrụ ọchụchọ site na iji Grover's algọridim na-ebelata site na mgbọrọgwụ mgbọrọgwụ nke oge.
Deutsch-Jozi algọridim
Deutsch-Jozsa algọridim (nke a na-akpọkwa Deutsch-Jozsa algọridim) - [quantum algorithm](%D0%B0%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC), предложенный и в , wee bụrụ otu n'ime ihe atụ mbụ nke algọridim emebere ka e gbuo ya . _
Nsogbu Deutsch-Jozsi bụ iji chọpụta ma ọrụ nke ọtụtụ ọnụọgụ ọnụọgụ abụọ F (x1, x2, ... xn) na-adịgide adịgide (na-ewere ma uru 0 ma ọ bụ 1 maka arụmụka ọ bụla) ma ọ bụ kwadoro (maka ọkara nke ngalaba ọ na-ewe). uru 0, maka ọkara nke ọzọ 1). N'okwu a, a na-ewere ya dị ka priori mara na ọrụ ahụ bụ nke na-adịgide adịgide ma ọ bụ na-edozi.
Ị nwekwara ike ịgụ . Nkọwa dị mfe:
Deutsch (Deutsch-Jozsi) algọridim dabere na ike dị nro, mana na-enye ohere ka eme ya ngwa ngwa karịa ka ọ dị na mbụ. Were ya na e nwere otu mkpụrụ ego na tebụl ma ọ dị mkpa ka ị chọpụta ma ọ bụ adịgboroja ma ọ bụ na ọ bụghị. Iji mee nke a, ịkwesịrị ileba mkpụrụ ego anya ugboro abụọ ma chọpụta: "isi" na "ọdụ" dị adị, "isi" abụọ, "ọdụ" abụọ bụ adịgboroja. Ya mere, ọ bụrụ na ị na-eji Deutsch quantum algọridim, mgbe ahụ, a pụrụ ime mkpebi a na otu ilekiri - nha.
Nsogbu nke kọmpụta quantum
Mgbe a na-emepụta ma na-arụ ọrụ kọmputa quantum, ndị ọkà mmụta sayensị na ndị injinia na-eche ọtụtụ nsogbu ihu, bụ nke edoziworo ruo ugbu a site na ọkwa dịgasị iche iche nke ihe ịga nke ọma. Dabere na () enwere ike ịchọpụta usoro nsogbu ndị a:
- Mmetụta na gburugburu ebe obibi na mmekọrịta ya na gburugburu ebe obibi
- Mkpokọta njehie n'oge mgbako
- Ihe isi ike na mmalite mmalite nke steeti qubit
- Ihe isi ike na ịmepụta sistemu qubit multi-qubit
Ana m akwado nke ukwuu ịgụ akụkọ ahụ "”, ọkachasị ihe ndị e kwuru na ya.
Ka anyị hazie nsogbu niile bụ isi n'ìgwè atọ buru ibu ma lebakwuo anya na nke ọ bụla n'ime ha:
Nkwekọrịta
.
steeti Quantum ihe na-emebi emebiqubits nọ n'ọnọdụ njikọ chiri anya na-akwụsighị ike nke ukwuu, Mmetụta mpụga ọ bụla nwere ike (ma mebie) imebi njikọ a. Mgbanwe nke okpomọkụ site na obere akụkụ nke ogo, nrụgide, foton na-efe efe na-efe efe dị nso - ihe a niile na-emebi usoro anyị.
Iji dozie nsogbu a, a na-ewu sarcophagi dị ala nke okpomọkụ, nke okpomọkụ (-273.14 degrees Celsius) dị ntakịrị karịa efu efu, na oke dịpụrụ adịpụ nke ime ụlọ na onye nhazi site na mmetụta niile (ekwe omume) nke gburugburu ebe obibi.
Ogologo oge ndụ kachasị nke sistemu quantum nke ọtụtụ qubits jikọtara ọnụ, nke ọ na-ejigide akụrụngwa ya ma nwee ike iji maka mgbako, a na-akpọ oge nhụsianya.
Ugbu a, oge decoherence na ngwọta quantum kacha mma bụ n'usoro nke iri iri na narị microsekọnd.
Enwere ọmarịcha ebe i nwere ike ile anya nke niile kere quantum usoro. Isiokwu a na-agụnye naanị abụọ n'elu processors dị ka ihe atụ - si IBM na site . Dị ka anyị nwere ike ịhụ, oge nkwụsịtụ (T2) adịghị agafe 200 μs.
Ahụghị m data ziri ezi na Sycamore, mana n'ime ọtụtụ e nyere nọmba abụọ - 1 nde mgbako na 200 sekọnd, n'ebe ọzọ - maka 130 sekọnd na-enweghị ọnwụ nke akara akara, wdg.. N'ọnọdụ ọ bụla, nke a na-enye anyị oge ngbanwe dị ihe dịka 150 μs. Cheta anyị nnwale na akpa? Ọfọn, ebe a.
| Aha Kọmputa | N Qubits | Max jikọtara ọnụ | T2 (µs) |
| IBM Q Sistemụ Otu | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~ 150-200 |
Kedu ihe nhụsianya na-eyi anyị egwu?
Isi nsogbu bụ na mgbe 150 μs gachara, usoro mgbakọ na mwepụ anyị nke N entangled qubits ga-amalite ịmịpụta ụda ọcha nke puru omume kama nkesa nke ọma nke ngwọta ziri ezi.
Ya bụ, anyị chọrọ:
- Malite usoro qubit
- Mee ngụkọta (agbụ nke ọrụ ọnụ ụzọ ámá)
- Gụọ nsonaazụ
Mee ihe a niile n'ime nkeji iri ise na ise. Enweghị m oge - nsonaazụ ghọrọ ugu.
Mana nke ahụ abụghị naanị…
Njehie
Dị ka anyị kwuru, Usoro quantum na mgbakọ quantum bụ ihe puru omume na okike, anyị enweghị ike ijide n'aka 100% nke ihe ọ bụla, mana ọ bụ naanị na enwere ike. Ọnọdụ ahụ na-akawanye njọ site n'eziokwu ahụ Mgbakọ quantum na-enwekarị mperi. Ụdị mmejọ ndị bụ isi na mgbakọ quantum bụ:
- A na-eme ka njehie decoherence site na mgbagwoju anya nke usoro na mmekọrịta na gburugburu ebe obibi
- Njehie mgbako ọnụ ụzọ ámá (n'ihi ọdịdị nke mgbakọ na mwepụ)
- Njehie na-agụ steeti ikpeazụ (nsonaazụ)
Njehie jikọtara na nzacha, pụta ozugbo anyị jikọtara qubits anyị wee malite ime mgbako. Ka qubits anyị na-ejikọta, ka usoro ahụ dị mgbagwoju anya, ma ọ dị mfe ibibi ya. Sarcophagi dị ala na-ekpo ọkụ, ụlọ ndị a na-echebe, aghụghọ teknụzụ ndị a bụ kpọmkwem iji belata ọnụ ọgụgụ nke njehie na ịgbatị oge decoherence.
Njehie mgbako ọnụ ụzọ ámá - ọrụ ọ bụla (ọnụ ụzọ ámá) na qubits nwere ike, na ụfọdụ ihe gbasara nke puru omume, na-ejedebe na njehie, na iji mejuputa algọridim anyị kwesịrị ịrụ ọtụtụ narị ọnụ ụzọ ámá, ya mere chee echiche ihe anyị na-enweta na njedebe nke njedebe nke algọridim anyị. Azịza doro anya maka ajụjụ a bụ "Gịnị bụ ihe gbasara omume nke izute dinosaur na igwe mbuli elu?" - 50x50, ma ị ga-ezute ma ọ bụ na ị gaghị ezute.
Nsogbu a na-akawanye njọ site n'eziokwu ahụ bụ na usoro mmezi njehie ọkọlọtọ (mbigharị nke ngụkọta oge na nkezi) adịghị arụ ọrụ na ụwa nke quantum n'ihi usoro enweghị-cloning. Maka na quantum computing ka ekwesịrị chepụta . N'ikwu okwu n'ụzọ dị mfe, anyị na-ewere qubits nkịtị ma mee 1 n'ime ha ezi uche qubit na obere mperi ọnụego.
Mana ebe a nsogbu ọzọ bilitere - ngụkọta nke qubits. Lee, ka anyị kwuo na anyị nwere processor nwere 100 qubits, nke a na-eji 80 qubits emezi njehie, mgbe ahụ anyị nwere naanị 20 fọdụrụ maka mgbako.
Njehie n'ịgụ nsonaazụ ikpeazụ - dị ka anyị na-echeta, n'ihi nke quantum mgbako na-ọnọ anyị n'ụdị ihe gbasara nke puru omume nkesa azịza. Mana ịgụ steeti ikpeazụ nwekwara ike ịda na mperi.
N'otu aka ahụ Enwere tebụl atụnyere ndị nhazi site na ọkwa njehie. Maka ntụnyere, ka anyị were otu processors dị ka ọ dị na ihe atụ gara aga - IBM и :
| Computer | 1-Qubit Gate Ikwesị ntụkwasị obi | 2-Qubit Gate Ikwesị ntụkwasị obi | Ịgụ Ikwesị ntụkwasị obi |
| IBM Q Sistemụ Otu | 99.96% | 98.31% | - |
| Google Sycamore | 99.84% | 99.38% | 96.2% |
ọ bụ bụ ihe atụ nke myirịta nke steeti quantum abụọ. Enwere ike igosipụta oke njehie ahụ dị ka 1-Fidelity. Dị ka anyị nwere ike ịhụ, njehie na ọnụ ụzọ 2-qubit na njehie ọgụgụ bụ isi ihe mgbochi na-eme ihe mgbagwoju anya na ogologo algọridim na kọmpụta quantum dị ugbu a.
Ị nwekwara ike ịgụ afọ site na iji dozie nsogbu nke mmezi njehie.
Nhazi nhazi
Na tiori anyị na-ewu ma na-arụ ọrụ sekit nke ọtụtụ qubits jikọtara ọnụ, n'eziokwu, ihe niile dị mgbagwoju anya karị. A na-ewukwa chips quantum niile (processors) n'ụzọ na-enye enweghị mgbu njikọ nke otu qubit naanị ya na ndị agbata obi ya, nke na-enweghị ihe karịrị isii.
Ọ bụrụ na anyị kwesịrị itinye aka na qubit 1st, kwuo, ya na nke 12, mgbe ahụ anyị ga-emerịrị. wuo agbụ nke arụmọrụ quantum ọzọ, gụnyere qubits ndị ọzọ, wdg, nke na-eme ka ọkwa njehie zuru oke. Ee, ma echefula banyere ya oge decoherence, ikekwe site na mgbe ị gwụchara ijikọ qubits n'ime sekit ị chọrọ, oge ga-agwụ na sekit dum ga-atụgharị. ọmarịcha ụda mkpọtụ ọcha.
Echefukwala nke ahụ Ihe owuwu nke ndị nrụpụta quantum niile dị iche, na mmemme e dere na emulator na ọnọdụ "njikọ niile" ga-adị mkpa ka a "meghachi ya" n'ime ihe owuwu nke otu mgbawa. Enwere ọbụna ịrụ ọrụ a.
Njikọ kacha na ọnụọgụ qubits kachasị maka otu ibe ibe:
| Aha Kọmputa | N Qubits | Max jikọtara ọnụ | T2 (µs) |
| IBM Q Sistemụ Otu | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~ 150-200 |
Ma, iji tụnyere, tebụl na data sitere na ọgbọ gara aga nke ndị nhazi. Tụlee ọnụ ọgụgụ qubits, oge nkwụsịtụ na ọnụego njehie na ihe anyị nwere ugbu a na ọgbọ ọhụrụ. N'agbanyeghị nke ahụ, ọganihu na-adị nwayọọ, ma na-agagharị.
Ya mere:
- Ugbu a enweghị ụlọ ọrụ ejikọtara nke ọma nwere> 6 qubits
- Iji jikọta qubit 0 s na ezigbo processor, dịka ọmụmaatụ, qubit 15 nwere ike ịchọ ọrụ iri na abụọ ọzọ.
- Arụ ọrụ ndị ọzọ -> mperi ndị ọzọ -> mmetụta siri ike nke nrụrụ aka
Nsonaazụ
Decoherence bụ akwa Procrustean nke mgbakọ quantum ọgbara ọhụrụ. Anyị kwesịrị itinye ihe niile n'ime 150 μs:
- Mmalite nke ọnọdụ izizi nke qubits
- Ịgbakọ nsogbu site na iji ọnụ ụzọ quantum
- Dezie mperi iji nweta nsonaazụ bara uru
- Gụọ nsonaazụ ya
Ka ọ dị ugbu a, nsonaazụ ya na-akụda mmụọ, n'agbanyeghị na-ekwu na ị nweta oge njigide 0.5s na kọmpụta quantum dabere na :
Anyị na-atụ oge nkwekọ qubit karịrị 0.5 s, yana iji mkpuchi magnetik anyị na-atụ anya na nke a ga-akawanye ogologo karịa 1000 s.
Ị nwekwara ike ịgụ gbasara teknụzụ a ma ọ bụ, ọmụmaatụ, .
Ọnọdụ ahụ na-esiwanye ike site n'eziokwu ahụ bụ na mgbe ị na-eme mgbakọ dị mgbagwoju anya, ọ dị mkpa iji sekit mgbazi njehie quantum, nke na-erikwa ma oge na qubits dị.
N'ikpeazụ, ihe owuwu ọgbara ọhụrụ anaghị ekwe ka mmejuputa atumatu njikọ dị mma karịa 1 n'ime 4 ma ọ bụ 1 n'ime 6 na obere ọnụ ahịa.
Ụzọ edozi nsogbu
Iji dozie nsogbu ndị dị n'elu, a na-eji ụzọ na ụzọ ndị a ugbu a:
- Iji cryochambers nwere obere okpomọkụ (10 mK (-273,14°C))
- Iji nkeji nhazi nke a na-echebe nke ọma site na mmetụta mpụga
- Iji Sistemụ Ndozi Njehie Quantum (Logic Qubit)
- Iji optimizers mgbe mmemme sekit maka otu processor
A na-emekwa nyocha iji mee ka oge nhụsianya dịkwuo elu, na-achọ ihe ọhụrụ (na imeziwanye amara) mmejuputa anụ ahụ nke ihe dị iche iche, na-eme ka sekit mgbazi, wdg, wdg. Enwere ọganihu (lee anya n'elu njiri mara nke mbụ na ibe nke elu-ọgwụgwụ nke oge a), mana ka ọ dị ugbu a ọ na-adị ngwa ngwa, dị nnọọ ngwa ngwa.
D-Wave
D-Wave 2000Q 2000-qubit kọmputa. Isi mmalite:
N'ime ọkwa nke Google na-enweta ọkwa nke quantum site na iji processor 53-qubit, и site na ụlọ ọrụ D-Wave, nke ọnụ ọgụgụ qubits dị na puku kwuru puku, dị ntakịrị mgbagwoju anya. Ọ dị mma, n'ezie, ọ bụrụ na 53 qubits nwere ike nweta ikike kachasị elu, gịnịzi bụ kọmpụta nwere 2048 qubits nwere ike? Ma ọ bụghị ihe niile dị mma ...
Na nkenke (nke sitere na wiki):
Kọmputa na-arụ ọrụ na ụkpụrụ (), nwere ike idozi obere klaasị oke oke nke nsogbu njikarịcha, na adabaghị maka mmejuputa algọridim ọdịnala ọdịnala na ọnụ ụzọ ọnụ ụzọ.
Maka nkọwa ndị ọzọ ị nwere ike ịgụ, dịka ọmụmaatụ, , (kpachara anya, nwere ike ghara imeghe site na Russia), ma ọ bụ в site na ya . Site n'ụzọ, ana m akwado ịgụ blọgụ ya n'ozuzu ya, enwere ọtụtụ ihe dị mma n'ebe ahụ
N'ozuzu, site na mmalite nke ọkwa, ndị ọkà mmụta sayensị nwere ajụjụ gbasara kọmputa D-Wave. Dịka ọmụmaatụ, na 2014, IBM jụrụ eziokwu ahụ bụ D-Wave Ọ ruru n'ókè na na 2015, Google, yana NASA, zụtara otu n'ime kọmpụta quantum ndị a na mgbe nyochachara. , na ee, kọmputa na-arụ ọrụ ma na-agbakọ nsogbu ngwa ngwa karịa otu mgbe. Ị nwere ike ịgụkwu gbasara nkwupụta Google na, ọmụmaatụ, .
Ihe bụ isi bụ na kọmpụta D-Wave, na narị otu narị na puku qubits ha, enweghị ike iji gbakọọ ma na-agba ọsọ algọridim quantum. Ị nweghị ike ịgba ọsọ algọridim nke Shor na ha, dịka ọmụmaatụ. Naanị ihe ha nwere ike ime bụ iji ụfọdụ usoro quantum dozie otu nsogbu njikarịcha. Anyị nwere ike ịtụle na D-Wave bụ ASIC quantum maka otu ọrụ.
Obere maka emulation kọmputa nke quantum
Enwere ike iṅomi Quantum computing na kọmputa mgbe niile. N'ezie, :
- Ọnọdụ nke qubit nwere ike ịbụ mgbagwoju nọmba, na-ebi site na 2x32 ruo 2x64 bits (8-16 bytes) dabere na nhazi ihe nrụpụta.
- Enwere ike ịnọchite anya ala nke qubits ejikọrọ dị ka ọnụọgụ mgbagwoju anya 2^N, ya bụ. 2^(3+N) maka 32-bit architecture na 2^(4+N) maka 64-bit.
- Enwere ike iji matriks 2^N x 2^N nọchite anya ọrụ quantum na N qubits
Mgbe ahụ:
- Iji chekwaa steeti ndị agbakwunyere nke qubits 10, achọrọ 8 KB
- Iji chekwaa steeti qubits 20 ị chọrọ 8 MB
- Iji chekwaa steeti nke qubits 30, achọrọ 8 GB
- 40 Terabytes dị mkpa iji chekwaa steeti 8 qubits
- Iji chekwaa steeti 50 qubits, 8 Petabyte chọrọ, wdg.
Iji tụnyere, () na-eburu naanị 2.8 Petabyte nke ebe nchekwa.
- 49 qubit ebugara n'afọ gara aga na nnukwu ụlọ ọrụ China kacha ukwuu ()
A na-ekpebi oke nke ịmegharị kọmpụta quantum na sistemu oge gboo site na ọnụọgụ RAM achọrọ iji chekwaa ọnọdụ qubits.
M na-akwadokwa ịgụ akwụkwọ . Site n'ebe ahụ:
Site na ịrụ ọrụ - maka nṅomi ziri ezi nke sekit 49-qubit nke nwere ụfọdụ "usoro okirikiri" 39 (obere ọnụ ụzọ ámá) 2 ^ 63 mgbagwoju anya multiplications - 4 Pflops nke a supercomputer maka 4 awa
A na-ahụta iṅomi kọmpụta quantum 50+ qubit na usoro oge gboo agaghị ekwe omume n'oge kwesịrị ekwesị. Nke a bụkwa ihe kpatara Google jiri jiri ihe nrụpụta 53-qubit maka nnwale kacha elu ya.
Mgbakọ kacha elu nke Quantum.
Wikipedia na-enye anyị nkọwa na-esonụ nke njikwa mgbakọ na mwepụ nke quantum:
Nke kacha elu - ikike ngwaọrụ iji dozie nsogbu ndị kọmputa oge gboo na-enweghị ike idozi.
N'ezie, iru oke nke quantum pụtara na, dịka ọmụmaatụ, ịmepụta ọnụọgụ buru ibu site na iji Shor algọridim nwere ike idozi n'oge zuru oke, ma ọ bụ enwere ike iṅomi mkpụrụ ndụ kemịkalụ mgbagwoju anya na ọkwa quantum, na ihe ndị ọzọ. Ya bụ, oge ọhụrụ abịala.
Mana enwere oghere n'okwu nkọwapụta, "nke kọmputa oge gboo na-enweghị ike idozi" N'ezie, nke a pụtara na ọ bụrụ na ịmepụta kọmputa quantum nke 50+ qubits ma na-agba ọsọ ụfọdụ quantum circuit na ya, mgbe ahụ, dị ka anyị tụlere n'elu, enweghị ike iṅomi nsonaazụ sekit a na kọmputa mgbe niile. Ya bụ Kọmputa oge gboo agaghị enwe ike imepụtaghachi nsonaazụ sekit dị otú ahụ.
Ma nsonaazụ dị otú ahụ ọ bụ n'ezie njupụta nke quantum ma ọ bụ na ọ bụghị bụ ajụjụ nkà ihe ọmụma. Mana ghọta ihe Google mere na ihe ọ dabere na ya dị mkpa.
Nkwupụta njupụta nke Google Quantum
Sycamore 54-qubit processor
Yabụ, na Ọktoba 2019, ndị mmepe Google bipụtara otu akụkọ na mbipụta sayensị Nature "" Ndị ode akwụkwọ kwuputara mmezu nke oke elu nke quantum maka oge mbụ na akụkọ ntolite site na iji 54-qubit Sycamore processor.
Akụkọ Sycamore online na-ezokarị aka ma ọ bụ ihe nrụpụta 54-qubit ma ọ bụ ihe nhazi 53-qubit. Eziokwu bụ na dị ka , processor n'anụ ahụ nwere 54 qubits, ma otu n'ime ha anaghị arụ ọrụ ma wepụrụ ya ọrụ. Ya mere, n'eziokwu anyị nwere 53-qubit processor.
Na webụ ebe ahụ ihe na isiokwu a, ogo nke dị iche iche si ka .
Ndị otu IBM quantum computing otu mechara kwuo nke ahụ . Ụlọ ọrụ ahụ na-ekwu na kọmpụta a na-emekarị ga-anagide ọrụ a n'ọnọdụ kasị njọ n'ime ụbọchị 2,5, na azịza ya ga-abụ nke ziri ezi karịa nke kọmputa quantum. Emere nkwubi okwu a dabere na nsonaazụ nyocha nke usoro nyocha nke ọtụtụ ụzọ kachasị mma.
Ma, n'ezie, n'ime ya Enweghị m ike ileghara nkwupụta a anya. Ya yana njikọ niile na dị ka ọ dị na mbụ, ha kwesịrị iji oge gị mee ihe. Na hub FAQ a, wee jide n'aka na ị gụọ nkọwa ndị ahụ, enwere njikọ na akwụkwọ mbido ewepụtara n'ịntanetị tupu ọkwa ọkwa.
Kedu ihe Google mere n'ezie? Maka nghọta zuru ezu, gụọ Aaronson, mana nkenke ebe a:
Enwere m ike, n'ezie, ịgwa gị, mana ọ dị m ka onye nzuzu. Mgbakọ ahụ bụ nke a: onye na-eme nnwale ahụ na-emepụta sekit quantum C (ya bụ, usoro nke 1-qubit na 2-qubit ọnụ ụzọ n'etiti ndị agbata obi kacha nso, na omimi nke, dịka ọmụmaatụ, 20, na-eme ihe na netwọk 2D nke n). = 50-60 qubits). Onye nnwale ahụ zigara C na kọmpụta quantum, wee jụọ ya ka o tinye C na ọnọdụ izizi nke 0, tụọ nsonaazụ ya na ntọala {0,1}, zighachite usoro n-bit hụrụ (eriri), wee kwugharịa ọtụtụ. puku ma ọ bụ nde ugboro. N'ikpeazụ, n'iji ihe ọmụma ya banyere C, onye na-eme nnwale na-eme nyocha nyocha iji hụ ma nsonaazụ ya dabara na mmepụta a na-atụ anya na kọmputa quantum.
Na nkenke nkenke:
- A na-emepụta sekit na-enweghị usoro nke ogologo 20 nke 53 qubits site na iji ọnụ ụzọ ámá
- Sekit ahụ na-amalite site na steeti mbụ [0…0] maka igbu ya
- Nsonaazụ nke sekit bụ eriri bit random (ihe nlele)
- Nkesa nsonaazụ abụghị enweghị usoro (nnyonye anya)
- A na-atụnyere nkesa nke ihe nlele enwetara na nke a tụrụ anya ya
- Na-emechi ọnụ ọgụgụ kacha elu
Ya bụ, Google mejuputa a nsogbu sịntetik na a 53-qubit processor, na-adabere na ya na-azọrọ na-enweta nke quantum elu na eziokwu na ọ gaghị ekwe omume iṅomi ụdị processor a na ọkọlọtọ usoro n'oge kwesịrị ekwesị.
Maka nghọta - Akụkụ a anaghị ebelata mmezu nke Google n'ụzọ ọ bụla, ndị injinia bụ n'ezie ukwuu, na ajụjụ nke ma nke a nwere ike na-atụle n'ezie quantum elu ma ọ bụ, dị ka e kwuru na mbụ, bụ ihe nkà ihe ọmụma karịa engineering. Mana anyị ga-aghọta na n'inweta ụdị nrịbasị elu dị otú ahụ, anyị emebeghị otu nzọụkwụ gaa n'ikike ịme Shor's algọridim na ọnụọgụ 2048-bit.
Nchịkọta
Kọmputa quantum na kọmpụta quantum bụ ihe na-ekwe nkwa nke ukwuu, dị obere na obere mpaghara teknụzụ ozi nwere ike itinye n'ọrụ.
Mmepe nke kọmpụta quantum ga (otu ụbọchị) na-enye anyị ohere idozi nsogbu:
- Ịmepụta usoro anụ ahụ dị mgbagwoju anya na ọkwa nke quantum
- A naghị edozi ya na kọmpụta oge niile n'ihi mgbagwoju anya mgbako
Nsogbu ndị bụ isi na ịmepụta na ịrụ ọrụ kọmputa quantum:
- Nkwekọrịta
- Njehie (decoherence na ọnụ ụzọ ámá)
- Nhazi ihe nhazi (skit qubit jikọtara zuru oke)
Ọnọdụ ihe dị ugbu a:
- N'ezie - mmalite .
- Enweghị nrigbu azụmahịa REAL ma (ma amabeghị mgbe a ga-enwe)
Kedu ihe nwere ike inye aka:
- Ụdị nchọpụta anụ ahụ nke na-ebelata ọnụ ahịa wiring na ndị na-arụ ọrụ
- Ịchọta ihe ga-amụba oge nhụsianya site n'usoro ịdị ukwuu na/ma ọ bụ belata mperi
N'uche nke m (nwere echiche nkeonwe), N'ime usoro sayensị dị ugbu a nke ihe ọmụma, anyị agaghị enweta nnukwu ihe ịga nke ọma na mmepe nke teknụzụ quantum, ebe a, anyị chọrọ a qualitative ọganihu na ụfọdụ akụkụ nke isi ma ọ bụ etinyere sayensị, nke ga-enye ume ọhụrụ echiche na ụzọ.
Ka ọ dị ugbu a, anyị na-enweta ahụmịhe na mmemme quantum, ịnakọta na imepụta algọridim quantum, nyocha echiche, wdg, wdg. Anyị na-eche ọganihu.
nkwubi
N'isiokwu a, anyị gara n'ihu na mmepe nke quantum computing na kọmputa quantum, nyochaa ụkpụrụ nke ọrụ ha, nyochaa isi nsogbu na-eche ndị injinia ihu na mmepe na ọrụ nke quantum processors, ma lebakwara anya ihe multi-qubit. D-kọmputa bụ n'ezie Wave na Google kwuputara na nso nso a maka imezu oke oke.
Hapụrụ n'azụ ihe nkiri bụ ajụjụ nke mmemme kọmputa quantum (asụsụ, ụzọ, ụzọ, wdg) na ajụjụ metụtara kpọmkwem mmejuputa anụ ahụ nke processors, ka esi ejikwa qubits, jikọta, gụọ, wdg. Ikekwe nke a ga-abụ isiokwu nke isiokwu ma ọ bụ isiokwu na-esonụ.
Daalụ maka nlebara anya gị, enwere m olileanya na isiokwu a ga-aba uru nye mmadụ.
(C)
Nkwenye
maka ndezigharị na nkọwa na ederede isi mmalite, yana maka akụkọ
maka ozi-ọgaranya kwuru na , ma ọ bụghị naanị ya, nke nyeere m aka ịmata ihe mgbagwoju anya a.
Nye ndị niile na-ede akụkọ na akwụkwọ ndị ejiri ihe ha na-ede akụkọ a.
Ndepụta akụrụngwa
Akụkọ na-eme ugbu a sitere na [The National Academies Press]
Akụkọ sitere na Habr (n'usoro enweghị usoro)
Edemedeghị (mana ọ na-atọchaghị ụtọ) akụkọ sitere na ịntanetị
Ọmụmụ ihe na nkuzi
isi: www.habr.com