Ko nga rorohiko quantum me te rorohiko quantum - hou , i taapirihia ki to maatau waahi korero me te , me etahi atu kupu hangarau tiketike. I taua wa ano, kaore i kitea e au nga korero i runga i te Ipurangi hei whakakotahi i te panga ki toku mahunga e kiia nei "pehea te mahi rorohiko quantum". Ae, he maha nga mahi pai, tae atu ki a Habr (tirohia. ), ko nga korero, penei i te nuinga o te waa, he nui ake nga korero me te whai hua, engari ko te pikitia i roto i toku mahunga, e kii ana ratou, kaore i uru.
A, no tata nei ka tae mai oku hoa mahi ki ahau, ka patai, "Kei te mohio koe ki te mahi a te rorohiko quantum? Ka taea e koe te korero ki a matou?” Na ka mohio ahau ehara i te mea ko ahau anake te raru ki te whakauru i tetahi pikitia hono i roto i toku mahunga.
Ko te mutunga mai, i ngana ki te whakahiato korero mo nga rorohiko quantum ki roto i te ara iahiko arorau rite tonu taumata taketake, kaore he ruku hohonu ki te pangarau me te hanganga o te ao quantum, i whakamaramatia he aha te rorohiko quantum, he aha nga maapono e whakahaere ana, he aha nga raru e pa ana ki nga kaiputaiao i te wa e hanga ana me te whakahaere.
Ripanga o nga ihirangi
Whakakahoretanga
Ehara te kaituhi i te tohunga ki te mahi rorohiko quantum, a Ko te hunga whakarongo o te tuhinga ko nga tangata IT kotahi, ehara i nga tohunga nui, e hiahia ana hoki ki te whakahiato i tetahi pikitia ki o ratou mahunga e kiia nei "Me pehea te mahi rorohiko quantum." Na tenei, he maha nga ariā i roto i te tuhinga ka ngawari te whakamaarama kia pai ake ai te maarama ki nga hangarau rahi i te taumata "taketake", engari kaore. .
Ko te tuhinga i etahi waahi ka whakamahi i nga rauemi mai i etahi atu puna, . I nga waahi ka taea, ka whakauruhia nga hononga me nga tohu ki te tuhinga taketake, te ripanga, te ahua ranei. Mena kua wareware ahau ki tetahi mea (tetahi ranei) ki tetahi waahi, tuhia ka whakatikahia e au.
Whakataki
I roto i tenei upoko, ka titiro poto tatou ki te pehea i timata ai te wa quantum, he aha te take whakaihiihi mo te whakaaro o te rorohiko quantum, ko wai (ko nga whenua me nga umanga) i tenei wa ko nga kaitakaro rangatira i tenei mara, me te korero poto. e pa ana ki nga ahunga matua o te whanaketanga o te rorohiko quantum.
Pehea i timata katoa
Ko te timatanga o te wa quantum e kiia ana ko te 1900, i te wa tuatahi i tuu whakamua a M. Planck Ko te kaha ka tukuna, ka ngongo kaore i te haere tonu, engari i roto i nga waahanga motuhake. Ko te whakaaro i kohia, i whakawhanakehia e te maha o nga kaiputaiao rongonui o tera wa - Bohr, Einstein, Heisenberg, Schrödinger, i te mutunga i puta ai te hanga me te whanaketanga o taua puiao penei. . He maha nga rauemi pai i runga i te Ipurangi mo te hanganga o te ahupūngao quantum hei putaiao; i roto i tenei tuhinga kaore matou e noho ki runga i nga korero, engari he mea tika kia tohuhia te ra i uru ai matou ki te waa quantum hou.
Kua kawea mai e te ahupūngao quantum te maha o nga mahi me nga hangarau ki roto i o tatou oranga o ia ra, me te kore he uaua ki te whakaaro i te ao huri noa i a tatou. Hei tauira, he laser, kei te whakamahia inaianei ki nga waahi katoa, mai i nga taputapu whare (nga taumata laser, me etahi atu) ki nga punaha hangarau-nui (nga laser mo te whakatikatika tirohanga, tena koe ). He mea tika ki te whakaaro ka puta ake te whakaaro o te tangata he aha te kore e whakamahi i nga punaha rahinga mo te rorohiko. Na i te tau 1980 ka tupu.
E tohu ana a Wikipedia ko te whakaaro tuatahi mo te rorohiko quantum i whakapuakihia i te tau 1980 e to tatou kaiputaiao Yuri Manin. Engari i timata ratou ki te korero mo taua mea anake i te tau 1981, i te wa e mohiotia ana ko R. Feynman , i tohuhia e kore e taea te whakataurite i te whanaketanga o te punaha quantum i runga i te rorohiko puāwaitanga ma te pai. I whakatakotohia e ia he tauira tuatahi , ka kaha ki te kawe i taua whakatauira.
He a , kei hea ka whakaarohia ake i roto i te matauranga me te taipitopito, engari ka korero poto tatou:
Ko nga tohu nui i roto i te hitori o te hanga rorohiko quantum:
- [1994]. P. Takutai. I hoahoatia e
- [1998]. Hangaia
- [2001]. I tukuna e IBM te mahi mo te roha o te nama 15
- [2007-2016]. he hanga me te whakawhanake rorohiko me te 128-2000 qubits
- [2012]. I whakatinanahia i te Whare Wananga o California
- [2016]. Google i runga i te rorohiko 9-qubit
- [2017] (e toru ngota)
- [2019] . 20-qubit rorohiko i te kapua
- [2019] . 53 qubit rorohiko. ?
Ka kite koe, 17 nga tau kua pahemo (mai i te 1981 ki te 1998) mai i te wa o te whakaaro ki tona whakatinanatanga tuatahi i roto i te rorohiko me te 2 qubits, me te 21 tau (mai i te 1998 ki te 2019) tae noa ki te pikinga o nga qubits ki te 53. 11 tau (mai i te 2001 ki te 2012) ki te whakapai ake i te hua o te Shor's algorithm (ka ata tirohia e matou i muri ake nei) mai i te nama 15 ki te 21. Ano, e toru noa nga tau ki muri ka tae ki te waahi o te whakatinana i nga korero a Feynman, me te ako ki te whakatauira i nga punaha tinana tino ngawari.
He puhoi te whanaketanga o te rorohiko quantum. Ko nga kaiputaiao me nga miihini e pa ana ki nga mahi tino uaua, he wa poto te ahua o te quantum states, he ngoikore, a kia roa ai te pupuri i a raatau ki te mahi tatauranga, me hanga e ratou he sarcophagi mo nga tekau miriona taara, ka mau tonu te pāmahana. kei runga noa atu i te kore tino, ka tino parea mai i nga awe o waho. Ka whai ake nei ka korero mo enei mahi me enei raru.
Kaitākaro ārahi
Ko nga kiriata mo tenei waahanga i tangohia mai i te tuhinga , mai i te kairangahau Alexey Fedorov. Ka hoatu e ahau nga korero tika:
I tenei wa kei te kaha nga whenua angitu hangarau katoa ki te whakawhanake i nga hangarau quantum. He nui te moni kei te whakangaohia ki tenei rangahau, kei te hanga kaupapa motuhake hei tautoko i nga hangarau quantum.
Ehara i te mea ko nga kawanatanga anake, engari ko nga kamupene motuhake kei te whai waahi ki te whakataetae quantum. I te katoa, ko Google, IBM, Intel me Microsoft kua haumi tata nei mo te $0,5 piriona mo te whanaketanga o nga rorohiko quantum me te hanga taiwhanga nui me nga pokapū rangahau.
He maha nga tuhinga mo Habré me te Ipurangi, hei tauira, , и , i roto i nga ahuatanga o naianei me te whanaketanga o nga hangarau quantum i roto i nga whenua rereke ka tirohia i roto i nga korero taipitopito. Ko te mea nui ki a tatou inaianei ko nga whenua me nga kaitäkaro kaiarahi i te hangarau e whakangao ana i nga moni nui ki te rangahau i tenei huarahi, e tumanako ana mo te huarahi ki waho i nga mahi hangarau o naianei.
Nga ahunga whanaketanga
I tenei wa (kei te he ahau, tena koa whakatikahia ahau), ko nga mahi matua (me nga hua tino iti ake ranei) o nga kaitakaro rangatira katoa e aro ana ki nga waahanga e rua:
- Nga rorohiko quantum motuhake, e whai ana ki te whakaoti rapanga motuhake motuhake, hei tauira, he rapanga arotautanga. He tauira o te hua ko D-Wave quantum computers.
- Nga rorohiko quantum ao — e kaha ana ki te whakatinana i nga tikanga hautei inenga (Shor, Grover, etc.). Nga whakatinanatanga mai i IBM, Google.
Ko etahi atu waahanga whanaketanga e homai ana e te ahupūngao quantum, penei:
- hei turanga mo
- me te nui atu
Ae ra, kei runga ano i te rarangi o nga waahi rangahau, engari i tenei wa karekau he hua nui ake, iti iho ranei.
I tua atu ka taea e koe te panui , pai, google "", Hei tauira, , и .
Taketake. Ahanoa quantum me nga punaha quantum
Ko te mea nui kia maarama mai i tenei waahanga ko tera
Rorohiko rahi (kaore i rite ki o mua) ka whakamahia hei kawe korero taonga quantum, me te whakahaere i nga tatauranga, me hono nga mea rahi pūnaha quantum.
He aha te mea quantum?
Ahanoa quantum - he ahanoa o te ao moroiti (ao quantum) e whakaatu ana i nga ahuatanga rahi:
- He ahua tautuhi me nga taumata rohe e rua
- Kei roto i te tuunga o tona ahua tae noa ki te wa ine
- Ka whakararu ia ia ki etahi atu mea hei hanga i nga punaha rahi
- Ka makona te kaupapa kore-cloning (kaore e taea te kape te ahua o tetahi mea)
Kia ata tirohia ia rawa:
He ahua kua tautuhia me nga taumata rohe e rua (te ahua mutunga)
Ko te tauira o te ao tuuturu he moni. He ahua "taha", e rua nga taumata rohe - "upoko" me "hiku".
Kei roto i te tuunga o tona ahua tae noa ki te wa ine
Ka whiua he moni, ka rere, ka huri. I a ia e huri haere ana, kaore e taea te kii ko tehea o nga taumata o te rohe kei reira tona ahua "taha". Engari ka tukitukia e tatou ka titiro ki te hua, ka hinga tonu te mana o nga whenua ki tetahi o nga rohe rohe e rua - "upoko" me "hiku". Ko te patipati i te moni i roto i ta maatau keehi he ine.
Ka whakararu ia ia ki etahi atu mea hei hanga i nga punaha rahi
He uaua ki te moni, engari me whakamatau. Whakaarohia i makahia e matou nga moni e toru kia huri ka piri ki a ratou ano, ko tenei ko te tarai me nga moni. I ia wa, ehara i te mea kei roto i nga kawanatanga anake, engari ko enei whenua ka awe tetahi ki tetahi (ka tutuki nga moni).
Ka makona te kaupapa kore-cloning (kaore e taea te kape te ahua o tetahi mea)
Ahakoa e rere ana nga moni me te hurihuri, kaore he huarahi ka taea e tatou te hanga kape o te ahua hurihuri o tetahi o nga moni, wehe atu i te punaha. Ka noho te punaha ki roto i a ia ano, ka tino puhaehae ki te tuku korero ki te ao o waho.
He kupu torutoru ano mo te kaupapa ake “superpositions”, i roto i te tata katoa tuhinga superposition te faataahia rite "Kei roto i nga kawanatanga katoa i te wa kotahi", ko te tikanga, he pono, engari i etahi wa ka pohehe. Ka taea hoki te whakaaro ko te tuunga o nga kawanatanga ko te meka kei ia wa he ahanoa quantum he tūponotanga ka tiango ki ia taumata o te rohe, a ki te whakarapopototanga he rite tonu enei tūponotanga ki te 1. I muri mai, i te wa e whakaarohia ana te qubit, ka nui ake te korero mo tenei.
Mo nga moni, ka taea te kite - i runga i te tere tuatahi, te koki o te maka, te ahua o te taiao e rere ana te moni, i ia wa i ia wa he rereke te tupono ki te whiwhi "upoko", "hiku" ranei. A, pera i te korero i mua ake nei, ko te ahua o taua moni e rere ana ka taea te whakaaro "kei roto i ona rohe katoa i te wa kotahi, engari he rereke nga tupono o te whakatinanatanga."
Ko nga mea katoa e tutuki ai nga taonga o runga ake nei ka taea e tatou te hanga me te whakahaere ka taea te whakamahi hei kawe korero i roto i te rorohiko quantum.
He iti ake te korero mo te ahuatanga o naianei me te whakatinanatanga tinana o nga qubits hei taonga quantum, me nga mea e whakamahia ana e nga kaiputaiao i tenei wa.
Na te mea tuatoru e kii ana ka taea e nga mea quantum te uru ki te hanga i nga punaha quantum. He aha te punaha quantum?
Pūnaha quantum — he punaha o nga mea rahi e mau ana nga ahuatanga e whai ake nei:
- Ko te punaha quantum kei roto i te tuunga o nga ahuatanga katoa o nga mea kei roto
- Kaore e taea te mohio ki te ahua o te punaha tae noa ki te wa ine
- I te wa o te ine, ka whakatinanahia e te punaha tetahi o nga momo rereke ka taea o ona rohe rohe
(a, titiro whakamua iti)
Ko te tikanga mo nga kaupapa quantum:
- Kei roto i te kaupapa quantum te ahua o te punaha i te whakaurunga, he tuunga i roto, he tuunga i te putanga
- I te putanga o te hotaka whai muri i te inenga, he whakatinanatanga pea o tetahi o nga ahuatanga whakamutunga o te punaha (me nga hapa ka taea)
- Ko tetahi kaupapa quantum he hoahoanga tumere (whakauru -> putanga. Karekau he koropiko, kaore e taea e koe te kite i te ahua o te punaha i waenganui o te mahi.)
Te whakataurite o te rorohiko quantum me te rorohiko tikanga
Me whakatairite tatou i te rorohiko tikanga me te rorohiko quantum.
| rorohiko auau | Rorohiko rahi | |
|
Haumaru
|
0 / 1 | `a|0> + b|1>, a^2+b^2=1` |
|
Te ahupūngao
|
Transistor Semiconductor | Ahanoa quantum |
|
Kaikawe pāpāho
|
Ngaohiko taumata | Polarization, miro,… |
|
Ngā Whakahaere
|
KORE, ME, OR, XOR i runga i nga moka | Valves: CNOT, Hadamard,… |
|
Whanaungatanga
|
maramara Semiconductor | Te raruraru tetahi ki tetahi |
|
Algorithm
|
Paerewa (tirohia te Whiu) | Motuhake (Shore, Grover) |
|
Tuhinga
|
Mamati, whakatau | Analog, tūponotanga |
taumata arorau
I roto i te rorohiko auau he iti tenei. He tino mohio ki a matou i nga wa katoa moka whakatau. Ka taea te tango i nga uara o te 0, 1 ranei. Ka tutuki pai ki te mahi wae arorau mo te rorohiko auau, engari kaore e tika mo te whakaahua i te ahua ahanoa quantum, ko ta matou i korero ai, kei roto i te ngahere kei rotosuperpositions o ratou rohe rohe.
Koinei te mea i puta mai i a raatau . I roto i ona rohenga ka mohio ia he ahua rite ki te 0 me te 1 , me te tohu tohu te tohatoha tūponotanga ki runga i ona rohe rohe |0> и |1>:
a|0> + b|1>, такое, что a^2+b^2=1tohu a a me b , a ko nga tapawha o a raatau waahanga ko te tino tupono ki te whiwhi i nga uara pera o nga rohe rohe. |0> и |1>, mena ka tiango koe i te qubit me te inenga inaianei.
Paparanga tinana
I te taumata hangarau o naianei o te whanaketanga, ko te whakatinanatanga tinana o te moka mo te rorohiko tikanga transistor semiconductor, mo te quantum, kua korero ake nei matou, tetahi ahanoa quantum. I roto i te waahanga e whai ake nei ka korero tatou mo nga mea e whakamahia ana i tenei wa hei papaaho tinana mo nga qubits.
Waahi rokiroki
Mo te rorohiko auau tenei hiko - nga taumata ngaohiko, te noho, te kore ranei o te naianei, me era atu, mo te rahi - he rite tonu te ahua o te mea rahi (te ahunga o te polarization, te miro, me etahi atu), kei roto pea i te ahua o te superposition.
Ngā Whakahaere
Ki te whakatinana iahiko arorau i runga i te rorohiko auau, ka whakamahia e matou nga mea rongonui , mo nga mahi i runga i nga qubits he mea tika kia puta mai he punaha whakahaere rereke, e kiia ana . Ka taea e nga keeti te kotahi-qubit, rua-qubit ranei, i runga i te maha o nga qubit e hurihia ana.
He tauira o nga kuaha quantum:
He ariā huinga takirere ao, e ranea ana ki te mahi i nga tatauranga nui. Hei tauira, kei roto i te huinga ao he keeti Hadamard, he keeti nekehanga wahanga, he keeti CNOT, he keeti π⁄8. Ma to raatau awhina, ka taea e koe te mahi i tetahi tatauranga i runga i te huinga qubits.
I roto i tenei tuhinga kaore matou e noho korero mo te punaha o nga kuaha quantum; ka taea e koe te panui atu mo ratou me nga mahi arorau mo nga qubits, hei tauira, . Ko te mea matua ki te mahara:
- Ko nga mahi i runga i nga taonga nui me hanga he kaiwhakahaere arorau hou (kuantum kuaha)
- Ka tae mai nga kuaha quantum ki nga momo qubit kotahi me nga momo qubit rua.
- He huinga whanui o nga kuaha ka taea te whakamahi ki te mahi i nga mahi tatau
Whanaungatanga
Ko tetahi transistor he horihori noa ki a maatau; ki te kawe i nga tatauranga me hono atu nga tini transistors tetahi ki tetahi, ara, te hanga i tetahi maramara semiconductor mai i nga miriona transistors hei hanga iahiko arorau, a, i te mutunga, tikina he tukatuka hou i roto i tona ahua matarohia.
Ko te kotahi qubit he horihori rawa ki a tatou (he pai, mena i roto i nga tikanga matauranga),
ki te whakahaere i nga tatauranga me whai punaha qubits (mea rahi)
ko ta matou i kii ake nei, he mea hanga na roto i nga qubits tetahi ki tetahi kia puta ai nga huringa i roto i o raatau ahuatanga.
Algorithm
Ko nga algorithms paerewa kua whakaemihia e te tangata tae noa ki tenei ra, kaore e tika mo te whakatinana i runga i te rorohiko quantum. Ae, i te nuinga kaore he hiahia. Ko nga rorohiko quantum i runga i te arorau kuaha i runga i nga qubits me hanga he rereke rereke, algorithms quantum. O nga algorithms quantum tino rongonui, e toru ka taea te wehewehe:
- (whakaritenga)
- (rapu tere i roto i te papaunga raraunga kore raupapa)
- (whakautu ki te patai, mahi tonu, taurite ranei)
Tuhinga
A ko te rereketanga tino nui ko te kaupapa whakahaere. Mo te rorohiko paerewa tenei matihiko, tino tikanga tino whakatau, i runga i te meka mena ka whakatauhia e matou etahi ahuatanga tuatahi o te punaha ka tukuna ma te algorithm kua hoatu, ka rite tonu te hua o nga tatauranga, ahakoa te maha o nga wa e whakahaerehia ana e matou tenei tatauranga. Inaa, ko tenei whanonga ko te mea e tumanakohia ana e tatou mai i te rorohiko.
Ka haere tonu te rorohiko quantum tairitenga, maataapono pea. Ko te hua o te hātepe hātepe i tētahi āhua tuatahi ko tauira mai i te tohatoha tūponotanga whakatinanatanga whakamutunga o te algorithm me nga hapa ka taea.
Ko tenei ahuatanga pea o te rorohiko quantum na te tino kaupapa o te ao quantum. "Kaore te Atua e takaro mataono ki te ao.", i kii a Einstein tawhito, engari ko nga whakamatautau me nga tirohanga katoa i tenei wa (i roto i te tauira putaiao o naianei) ka whakapumautia te rereke.
Whakatinana tinana o qubits
Ka rite ki ta matou i korero ai, ka taea te tohu i te qubit e tetahi mea quantum, ara, he mea tinana e whakatinana ana i nga ahuatanga quantum i whakaahuatia i runga ake nei. Arā, ko te tikanga, ko nga mea tinana e rua nga ahuatanga me enei ahuatanga e rua kei roto i te ahua o te superposition ka taea te whakamahi hei hanga rorohiko quantum.
"Mena ka taea e tatou te whakauru i te ngota ki nga taumata rereke e rua ka whakahaere i a raatau, katahi ka whai koe i te qubit. Mena ka taea e tatou tenei ki te katote, he qubit. He rite tonu ki te o naianei. Mena ka rere tatou i te taha karaka me te taha karaka i te wa kotahi, he qubit koe.
He к , i roto i nga ahuatanga o naianei o nga whakatinanatanga tinana o te qubit e whakaarohia ana i roto i nga korero taipitopito, ka whakarārangihia e maatau nga mea tino rongonui me nga mea noa:
- me te maha atu o nga whakaaro o waho (anion, etc.)
Mai i enei momo katoa, ko te mea tino whakawhanakehia ko te tikanga tuatahi mo te whiwhi qubits, i runga i . , , me etahi atu kaitakaro rangatira e whakamahi ana ki te hanga i o raatau punaha.
Ana, panui atu taea qubits mai .
Taketake. Me pehea te mahi a te rorohiko quantum
Ko nga rauemi mo tenei waahanga (mahi me nga pikitia) i tangohia mai i te tuhinga .
Na, whakaarohia kei a maatau te mahi e whai ake nei:
He roopu e toru nga tangata: (A)ndrey, (B)olodya and (C)erezha. E rua nga taxi (0 me 1).
E mohiotia ana ano:
- (A) Andrey, (B) He hoa a Olodya
- (A)ndrey, (C)erezha he hoariri
- He hoariri a (B)olodya me (C)erezha
Mahi: Whakanohoia nga tangata ki roto i nga taxis kia pera ai Max(hoa) и Min(hoariri)
Whakatauranga: L = (te maha o nga hoa) - (te maha o nga hoariri) mo ia kōwhiringa noho
NUI: Ki te whakaaro kaore he heuristics, kaore he otinga tino pai. I tenei keehi, ka taea anake te whakatau i te raru ma te rapu katoa o nga whiringa.
Rongoa i runga rorohiko auau
Me pehea te whakaoti i tenei raru i runga i te rorohiko (super) auau (ranei kahui) - he maamaa tera me huri koe i nga whiringa ka taea. Mēnā he pūnaha pūtukatuka maha, kātahi ka taea te whakarara i te tātaitanga o ngā rongoā puta noa i ngā pūtukatuka maha ka kohia ngā hua.
E rua nga whiringa noho ka taea e matou (taxi 2 me te taxi 0) me te 1 tangata. Mokowā otinga 2^3 = 8. Ka taea e koe te haere ma nga whiringa 8 ma te whakamahi i te taatai, ehara tenei i te raru. Inaianei me whakararu i te raruraru - e 20 nga tangata me nga pahi e rua, ko te waahi otinga 2^20 = 1. Karekau he mea uaua. Me whakanui ake te tokomaha o nga tangata ma te 2.5 nga wa - kia 50 nga tangata me nga tereina e rua, ko te waahi otinga inaianei 2^50 = 1.12 x 10^15. Ko te rorohiko noa (super) kua timata kee te raru nui. Kia 2 nga wa, kia 100 nga tangata ka hoatu ki a tatou 1.2x10^30 kōwhiringa taea.
Koina, e kore e taea te tatau i tenei mahi i roto i te wa tika.
Te hono i te rorohiko nui
Ko te rorohiko tino kaha i tenei wa ko te nama 1 o , tenei , hua 122 . Me whakaaro tatou me 100 nga mahinga hei tatau i tetahi whiringa, katahi ka whakaoti i te rapanga mo nga tangata 100 ka hiahia:
(1.2 x 10^30 100) / 122×10^15 / (606024365) = 3 x 10^37 tau.
Ka rite ki ta tatou e kite nei ka piki ake te rahi o nga raraunga tuatahi, ka tipu te waahi otinga i runga i te ture mana, i roto i te take whanui, mo nga moka N he 2^N nga whiringa otinga ka taea, mo te iti N (100) ka homai he waahi otinga kore tatau (i te taumata hangarau o naianei).
He huarahi ke atu ano? I whakaaro pea koe, ae, kei reira.
Engari i mua i to korero me pehea me te aha e taea ai e nga rorohiko quantum te whakaoti rapanga penei, me ata titiro ano tatou he aha enei. tohatoha tūponotanga. Kaua e mataku, he tuhinga arotake tenei, karekau he pangarau uaua i konei, ka mahia e matou te tauira matarohia me te putea me nga poi.
He iti noa te whakakotahitanga, te ariā tūponotanga me te kaiwhakamatautau ke
Me tango he putea ka maka ki roto 1000 ma, 1000 pango pango. Ka whakahaerehia e matou he whakamatautau - tangohia te poi, tuhia te tae, whakahokia te poi ki roto i te putea me te whakauru i nga poi ki roto i te putea.
I whakahaerehia te whakamatautau 10 nga wa, unuhia 10 pōro pango. Pea? Tino. Ma tenei tauira e whakaatu mai he whakaaro tika mo te tohatoha pono i roto i te putea? Ko te tikanga kaore. He aha me mahi - tika, whWhakahokia te whakamatautau mo te miriona nga wa ka tatau i nga iarere o nga poi pango me te ma. Ka whiwhi tatou, hei tauira 49.95% pango me te 50.05% ma. I roto i tenei take, ko te hanganga o te tohatoha mai i ta maatau tauira (tangohia te poi kotahi) kua tino marama ake ranei.
Ko te mea nui ko te maarama ki tena he ahua tūponotanga te whakamatautau, me te tauira kotahi (pooro) kaore matou e mohio ki te tino hanganga o te tohatoha, me whakahoki ano i te whakamatautau kia maha nga wa me te toharite o nga hua.
Me tapiri atu ki ta tatou putea 10 nga paoro whero me te 10 nga paoro kaariki (nga hapa). Kia 10 nga wa ka tuaruatia te whakamatautau. INi unuhia e 5 te whero me te 5 te kakariki. Pea? Ae. Ka taea e tatou te korero mo te tohatoha pono - Kao. He aha me mahi - pai, kei te mohio koe.
Kia mohio ai koe ki te hanganga o te tuari tūponotanga, he mea tika kia rite tonu te whakatauira i nga putanga takitahi mai i tenei tohatoha me te toharite o nga hua.
Te hono i te ariā me te mahi
Inaianei hei utu mo nga poi pango me te ma, me mau tatou i nga poi piriona ka tuu ki roto i te peeke 1000 nga poi me te nama 2, 1000 me te nama 7 me te 10 nga poi me etahi atu tau. Whakaarohia he kaiwhakamatautau kua whakangungua ki nga mahi ngawari rawa (tango i te poi, tuhia te nama, whakahokia te poi ki roto i te peeke, uruhia nga poi ki roto i te peeke) ka mahia e ia i roto i te 150 microseconds. Ana, he kaiwhakamatautau mo te tere (ehara i te panui tarukino!!!). Na i roto i te 150 hēkona ka taea e ia te mahi i a maatau whakamatautau 1 miriona nga wa me te whakarato i nga hua toharite.
Ka noho ratou ki raro, ka hoatu he putea ki a ia, ka tahuri atu, ka tatari mo te 150 hēkona, ka whiwhi:
nama 2 - 49.5%, nama 7 - 49.5%, te toenga o nga nama - 1%.
Ae ka tika, Ko ta matou putea he rorohiko quantum me te algorithm e whakaoti ana i to maatau raruraru, a ko nga poi he otinga ka taea. I te mea e rua nga otinga tika, na ka homai e te rorohiko quantum tetahi o enei otinga ka taea he rite te tupono, me nga hapa 0.5% (10/2000), ka korerohia e tatou i muri mai.
Ki te whiwhi i te hua o te rorohiko quantum, me whakahaere koe i te quantum algorithm i nga wa maha i runga i te huinga raraunga whakauru kotahi me te toharite o te hua.
Te tauineine o te rorohiko quantum
Inaianei me whakaaro mo tetahi mahi e 100 nga tangata (mokowā otinga 2^100 ka maumahara matou ki tenei), e rua ano nga whakatau tika. Na, ki te tango tatou i te 100 qubits ka tuhia he algorithm e tatau ana i ta tatou mahi whainga (L, tirohia i runga ake nei) ki runga i enei qubits, katahi ka whiwhi tatou i tetahi putea kei roto 1000 nga poi me te nama o te whakautu tika tuatahi, 1000 me te tau o te whakautu tika tuarua me te 10 poi me etahi atu tau. A i roto i te 150 hēkona ka tukuna mai e to maatau kaiwhakamatautau he whakatau tata mo te tohatoha o nga whakautu tika.
Ko te wa mahi o te algorithm quantum (me etahi whakapae) ka taea te whakaaro he O(1) pumau mo te taha o te mokowā otinga (2^N).
A koinei tonu te taonga o te rorohiko quantum - wā whakahaere e pa ana ki te piki haere o te mana ture matatini o te waahi otinga te mea matua.
Qubit me nga ao whakarara
Me pehea e tupu ai? He aha te mea ka taea e te rorohiko nui te mahi i nga tatauranga tere? He mea katoa mo te ahua nui o te qubit.
Titiro, i kii matou he rite te qubit ki te taonga quantum ka mohio ki tetahi o ona ahuatanga e rua ina tirohia, engari i roto i te "taiao mohoao" kei roto superpositions o nga kawanatanga, ara, kei roto i ona rohenga e rua i te wa kotahi (me etahi pea).
Me tango (A)ndreya me te whakaaro ki tona ahua (kei hea te waka - 0, 1 ranei) hei qubit. Na kei a maatau (i roto i te mokowā quantum) e rua nga ao whakarara, i roto i te kotahi (A) noho i roto i te taxi 0, i tetahi atu ao - i roto i te taxi 1. I roto i nga taxi e rua i te wa kotahi, engari me etahi pea ka kitea i roto ia ratou i te wa e mataki ana.
Me tango (B) taitamariki me whakaaro ano hoki tona ahua he qubit. Ka ara ake etahi atu ao whakarara e rua. Engari mo enei ao takirua (A) и (AT) kaua rawa e taunekeneke. He aha nga mahi hei hanga whai pānga pūnaha? Ka tika, me hiahia enei qubits herea (poauau). Ka tangohia e tatou ka whakapoauau (A) me (B) — ka whiwhi tatou i te punaha quantum o rua qubits (A, B), te mohio i roto i a ia ano e wha whakawhirinaki tahi ao whakarara. Tāpiri (S)ergey a ka whiwhi tatou i te punaha e toru qubits (ABC), te whakatinana waru whakawhirinaki tahi ao whakarara.
Ko te ngako o te rorohiko quantum (te whakatinanatanga o te mekameka o nga keeti quantum i runga i te punaha qubits hono) ko te meka ka puta te tatauranga ki nga ao whakarara katoa i te wa kotahi.
A kaore he mea e hia o ratou, 2^3, 2^100 ranei, ka mahia te quantum algorithm i roto i te wa mutunga mo enei ao whakarara katoa a ka homai he hua ki a matou, he tauira mai i te tohatoha tūponotanga o nga whakautu a te algorithm.
Mo te pai ake o te maarama, ka taea e tetahi te whakaaro he rorohiko rahi kei te taumata quantum e whakahaere ana i nga tukanga otinga whakarara 2^N, ka mahi ia o ratou i runga i tetahi waahanga ka taea, ka kohia nga hua o te mahi - me homai te whakautu i roto i te ahua o te superposition o te otinga (te tuari tūponotanga o nga whakautu), mai i a maatau te tauira kotahi i ia wa (mo ia whakamatautau).
Kia mahara ki te wa e hiahiatia ana e to maatau whakamatautau (150 µs) ki te whakahaere i te whakamatautau, ka whai hua tenei ki a maatau ake, ina korero tatou mo nga raru nui o nga rorohiko quantum me te wa whakaheke.
Ko nga algorithms quantum
Ka rite ki te korero kua whakahuahia ake nei, ko nga algorithms tikanga i runga i te arorau rua karekau e tika ana ki te rorohiko quantum e whakamahi ana i te arorau quantum (kuantum gates). Mo ia, he mea tika kia puta mai nga mea hou e tino whakamahi ana i te kaha o roto i te ahua nui o te rorohiko.
Ko nga algorithms tino rongonui i enei ra ko:
Kaore i rite ki nga rorohiko tawhito, ehara i te ao katoa nga rorohiko quantum.
He iti noa te maha o nga algorithms quantum kua kitea i tenei wa.
Tuhinga mo te hono ki , he waahi e ai ki te kaituhi (), kua kohia nga mema pai rawa atu o te ao quantum-algorithmic me te kohikohi tonu.
I roto i tenei tuhinga kaore matou e tarai i nga waahanga algorithms quantum; he maha nga rauemi pai i runga i te Ipurangi mo nga taumata o te uaua, engari me korero poto mo nga mea rongonui e toru.
Shor's algorithm.
Ko te algorithm quantum rongonui (i hangaia i te tau 1994 e te tohunga pangarau Ingarihi ), e whai ana ki te whakaoti rapanga o te tauwehe tau ki roto i nga tauwehe matua (raruraru tauwehenga, taukohiko motuhake).
Ko tenei algorithm e kiia ana hei tauira ka tuhia e ratou ko o punaha peeke me o kupuhipa ka taumanutia. Ki te whakaaro ko te roa o nga taviri e whakamahia ana i tenei ra kaore i iti iho i te 2048 bits, kaore ano kia tae mai te wa mo te potae.
Ki te rā, nui atu i te ngawari. Nga Hua Whakataunga Pai me te Hangarau a Shor - Tau и , he iti ake i te 2048 paraka. Mo nga toenga hua mai i te ripanga, he rereke tātaitanga, engari ko te hua pai rawa atu e ai ki tenei algorithm (291311) he tawhiti rawa atu i te tino tono.
Ka taea e koe te panui atu mo te Shor's algorithm, hei tauira,. Mo te whakatinana mahi - .
Tuhinga o mua uaua me te mana e hiahiatia ana ki te tauwehe i te nama 2048-bit he rorohiko me . Moe marie tatou.
Te algorithm a Grover
- te whakaoti rapanga tatauranga, ara, te kimi otinga mo te wharite F(X) = 1, kei hea a F i n taurangi. I tonohia e tetahi tohunga pangarau o Amerika в .
Ka taea te whakamahi i te algorithm a Grover ki te rapu и raupapa tau. I tua atu, ka taea te whakamahi ki te whakaoti nga raruraru na roto i te rapunga i waenga i nga otinga maha ka taea. Ma tenei ka nui ake te tere o te tere ka whakatauritea ki nga algorithms puāwaitanga, ahakoa kaore he tuku "" i roto i te whānui.
Ka taea e koe te panui aturanei . He maha atu He pai te whakamaramatanga o te algorithm e whakamahi ana i te tauira o nga pouaka me te poi, engari, kaore, mo nga take i tua atu i te mana o tetahi, kaore tenei pae e tuwhera mo au mai i Russia. Mena kei a koe kua araia ano, na konei he whakapoto poto:
Grover's algorithm. Whakaarohia kei a koe nga waahanga N o nga pouaka kati kua tau. Kua putua katoa engari kotahi, he poi kei roto. Ko to mahi: kimihia te nama o te pouaka kei roto te poi (ko tenei tau e mohiotia ana ko te reta w).
Me pehea te whakaoti i tenei raru? Ko te huarahi poauau rawa atu ko te huri i nga pouaka ki te whakatuwhera i nga pouaka, aa ake ake ka tupono koe ki tetahi pouaka whai poi. I te toharite, e hia nga pouaka me tirotiro i mua i te kitenga o te pouaka whai poroi? I te toharite, me whakatuwhera koe mo te haurua o nga pouaka N/2. Ko te mea nui i konei, ki te whakanuia e tatou te maha o nga pouaka ma te 100 nga wa, katahi ka piki ake te tau toharite o nga pouaka me whakatuwhera i mua i te kitenga o te pouaka me te poipoi ka piki ano ki te 100 nga wa.
Inaianei kia kotahi ano te whakamarama. Kaua tatou e whakatuwhera i nga pouaka ma o tatou ringaringa me te tirotiro i te waahi o te poi i roto i ia pouaka, engari tera ano tetahi kaitakawaenga, me kii ko Oracle. Ka kii atu matou ki te Oracle, "takihia te nama pouaka 732," ka tika te tirotiro a te Oracle me te whakautu, "kare he poi kei te pouaka nama 732." Inaianei, kaua e kii e hia nga pouaka me whakatuwhera i te toharite, ka kii "e hia nga wa toharite me haere ki te Oracle kia kitea te nama o te pouaka me te poi"
Te ahua nei ki te whakamaoritia e tatou tenei raru ki nga pouaka, te poi me te Oracle ki te reo quantum, ka puta he hua whakamiharo: ki te kimi i te maha o te pouaka whai poi i waenga i nga pouaka N, me whakararuraru i te Oracle mo te SQRT anake. (N) wa!
Koinei, ko te uaua o te mahi rapu ma te whakamahi i te algorithm a Grover ka whakahekehia e te pakiaka tapawha o nga wa.
Deutsch-Jozi algorithm
Deutsch-Jozsa algorithm (e kiia ana ko Deutsch-Jozsa algorithm) - [quantum algorithm](%D0%B0%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC), предложенный и в , a ka noho ko tetahi o nga tauira tuatahi o nga algorithms i hangaia kia mahia ki runga . _
Ko te raruraru Deutsch-Jozsi ko te whakatau mehemea he taurite te taumahi o nga taurangi-rua F(x1, x2, ... xn) (ka tango i te uara 0, 1 ranei mo etahi tautohetohe) he taurite ranei (mo te haurua o te rohe e mau ana. te uara 0, mo te haurua 1). I roto i tenei take, ka kiia he priori e mohiotia ana ko te mahi he pumau, he taurite ranei.
Ka taea hoki e koe te panui . He whakamarama ngawari ake:
Ko te Deutsch (Deutsch-Jozsi) algorithm e ahu mai ana i runga i te kaha kaha, engari ka taea te mahi tere atu i o mua. Whakaarohia he moni kei runga i te teepu me rapu koe mena he tinihanga ranei. Ki te mahi i tenei, me titiro koe ki te moni kia rua nga wa ka whakatauhia: "upoko" me "hiku" he pono, e rua "upoko", e rua "hiku" he teka. Na, ki te whakamahi koe i te Deutsch quantum algorithm, katahi ka taea tenei whakatau ma te titiro kotahi - ine.
Nga raruraru o te rorohiko quantum
I te wa e hoahoa ana, e whakahaere ana i nga rorohiko quantum, he maha nga raru ka pa ki nga kaiputaiao me nga miihini, tae noa ki tenei ra kua whakatauhia me nga momo angitu. E ai ki () ka taea te tautuhi i nga raupapa raruraru e whai ake nei:
- Te aro ki te taiao me te taunekeneke ki te taiao
- Te whakaemi hapa i te wa o nga tatauranga
- Nga uaua ki te arawhiti tuatahi o nga ahuatanga qubit
- Nga uaua ki te hanga i nga punaha maha-qubit
Ka tino tūtohu ahau ki te panui i te tuhinga "”, ina koa ko nga korero ki a ia.
Me whakariterite nga rapanga matua katoa kia toru nga roopu nui ka ata titiro ki ia rapanga:
Wehewehenga
.
Te ahua nui mea tino pakarukaruKo nga qubits i roto i te ahua karekau he tino koretake, ka taea e tetahi awe o waho (ka taea) te whakangaro i tenei hononga. He huringa i te pāmahana na te hautanga iti rawa o te tohu, te pehanga, te whakaahua matapōkere e rere tata ana - na enei mea katoa ka whakararu i to tatou punaha.
Hei whakaoti i tenei raruraru, ka hangaia te sarcophagi iti-mahana, ko te pāmahana (-273.14 nga nekehanga Celsius) he paku ki runga ake i te kore tino, me te tino wehe o te ruma o roto me te tukatuka mai i nga awe katoa (ka taea) o te taiao o waho.
Ko te roanga o te oranga o te punaha quantum o te maha o nga qubits kua marara, i te wa e mau tonu ana ona ahuatanga rahi, ka taea te whakamahi mo nga tatauranga, ka kiia ko te wa whakaheke.
I tenei wa, ko te wa whakaheke i roto i nga otinga quantum pai kei runga i te raupapa o tekau me nga rau moroiti.
He mea whakamiharo kei hea koe e titiro ai o nga punaha quantum katoa i hangaia. Kei roto i tenei tuhinga e rua anake nga kaiwhakatikatika teitei hei tauira - mai i IBM Tuhinga ka whai mai . Ka taea e tatou te kite, ko te wa whakaheke (T2) kaore e neke ake i te 200 μs.
Kaore au i kite i nga raraunga tika mo Sycamore, engari i te nuinga e rua nga nama ka hoatu - 1 miriona tātaitanga i roto i te 200 hēkona, i tetahi atu wahi - mo 130 hēkona me te kore e ngaro nga tohu mana, etc.. Ahakoa he aha, ka homai tenei ki a tatou wa decoherence ko e pā ana ki 150 μs. Kia mahara ki a maatau te kaiwhakamatautau me te putea? Ana, kei konei ia.
| Ingoa Rorohiko | N Qubits | Max takirua | T2 (µs) |
| IBM Q Pūnaha Tuatahi | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~ 150-200 |
He aha te mea e whakawehia ana tatou e te decoherence?
Ko te raru nui ko muri i te 150 μs, ka timata ta tatou punaha rorohiko o N qubits kua mau ki te whakaputa i te haruru ma, kaua ki te tohatoha o nga otinga tika.
Arā, me:
- Whakaarahia te punaha qubit
- Mahihia he tatauranga (mekameka o nga mahi kuaha)
- Panui hua
A mahi i enei mea katoa i roto i te 150 microseconds. Kaore au i whai wa - ka huri te hua ki te paukena.
Engari ehara ko tera anake…
Hapa
Ka rite ki ta maatau, Ko nga tukanga quantum me te computing quantum he ahua pea, e kore e taea e matou te 100% te tino mohio ki tetahi mea, engari me etahi pea. Ko te ahuatanga kei te kino ake na te mea Ko te rorohiko quantum he hapa. Ko nga momo hapa nui o te rorohiko quantum ko:
- Ko nga hapa whakaheke i puta mai i te uaua o te punaha me te taunekeneke ki te taiao o waho
- He hapa tatau tatau (na te ahua nui o te tatauranga)
- He hapa i te panui i te ahua whakamutunga (hua)
Nga hapa e pa ana ki te whakaheke, whakatika tonu mai i te wa e werohia ana o tatou qubits ka timata ki te mahi tatau. Ko te nui ake o nga qubits ka uruhia e tatou, ka nui ake te uaua o te punaha, a he ngawari ake te whakangaro. Ko te sarcophagi iti-mahana, nga ruuma whakamarumaru, ko enei mahi hangarau katoa e whai ana ki te whakaiti i te maha o nga hapa me te whakaroa i te waa whakaheke.
Nga hapa tatau tatau - ka taea e tetahi mahi (kuwaha) i runga i nga qubits, me etahi pea, ka mutu ki te hapa, me te whakatinana i te algorithm me mahi i nga rau o nga keeti, na whakaaroa nga mea ka riro mai i te mutunga o te mahi o to taatau algorithm. Ko te whakautu matarohia ki te patai "He aha te tupono ka tutaki tetahi mokoweri i roto i te ararewa?" - 50x50, ka tutaki koe kaore ranei.
Ko te raruraru ka kaha ake i te mea ko nga tikanga whakatika hapa paerewa (te taarua o nga tatauranga me te tauwaenga) kaore e mahi i roto i te ao quantum na te kore-cloning theorem. Mo i roto i te rorohiko quantum me hanga . Ko te tikanga, ka tango tatou i nga qubits noa ka hanga kia 1 qubit arorau me te reiti hapa iti.
Engari i konei ka ara ake ano tetahi raruraru - te tapeke o nga qubits. Titiro, me kii kei a matou he tukatuka me te 100 qubits, e 80 qubits e whakamahia ana mo te whakatika hapa, katahi ka toe ki te 20 mo nga tatauranga.
He hapa i te panui i te hua whakamutunga — i a tatou e maumahara ana, ko te hua o nga tatauranga inenga ka tukuna ki a tatou i roto i te ahua te tohatoha tūponotanga o ngā whakautu. Engari ko te panui i te ahua whakamutunga ka ngaro pea na te he.
I runga ano He ripanga whakatairite o nga tukatuka ma nga taumata hapa. Hei whakataurite, kia rite ki nga tukatuka rite i te tauira o mua - IBM и :
| rorohiko | 1-Qubit Gate Fidelity | 2-Qubit Gate Fidelity | Panui Pono |
| IBM Q Pūnaha Tuatahi | 99.96 orau | 98.31 orau | - |
| Google Sycamore | 99.84 orau | 99.38 orau | 96.2 orau |
ko te reira he inenga o te rite o nga ahuatanga quantum e rua. Ko te nui o te hapa ka taea te kii hei 1-Fidelity. Kei te kite tatou, ko nga hapa i runga i nga kuaha 2-qubit me nga hapa panui te tino aukati ki te whakahaere i nga huringa uaua me te roa i runga i nga rorohiko quantum.
Ka taea hoki e koe te panui tau mai ki te whakaoti i te raruraru o te whakatika hapa.
Hangahanga pūtukatuka
I roto i te ariā ka hangaia e matou, ka mahi iahiko o te maha o nga qubits kua herea, i roto i te mooni he uaua ake nga mea katoa. Ko nga maramara quantum katoa (tukatuka) ka hangaia kia kore ai e mamae te herenga o te kotahi qubit anake me ona hoa tata, kaore e neke ake i te ono.
Mena ka hiahia tatou ki te whakauru i te 1st qubit, me kii, me te 12th, katahi ka hanga he mekameka o etahi atu mahi quantum, ka uru ki etahi atu qubits, me etahi atu, ka piki ake te taumata hapa. Ae, a kaua e wareware te wa whakaheke, ka mutu pea koe ki te hono i nga qubits ki te ara iahiko e hiahia ana koe, ka mutu te wa ka huri katoa te ara iahiko ki pai kaihanga haruru ma.
Kaua hoki e wareware ki tena He rereke te hoahoanga o nga tukatuka quantum katoa, me te kaupapa i tuhia ki te emulator i roto i te aratau "honohono-katoa-katoa" me "whakahiato" ki te hoahoanga o tetahi maramara motuhake. He rite ki te mahi i tenei mahi.
Hononga teitei me te maha o nga qubits mo nga maramara runga kotahi:
| Ingoa Rorohiko | N Qubits | Max takirua | T2 (µs) |
| IBM Q Pūnaha Tuatahi | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~ 150-200 |
Na, hei whakataurite, tepu me nga raraunga mai i te whakatipuranga o mua o nga kaipatu. Whakatauritehia te maha o nga qubits, te wa whakaheke me te reeti hapa ki nga mea kei a tatou inaianei me te reanga hou. Tonu, he puhoi te ahunga whakamua, engari kei te neke haere.
Na:
- I tenei wa karekau he hoahoanga tino hono me > 6 qubits
- Hei tarai i te qubit 0 s i runga i te tukatuka tuuturu, hei tauira, ka hiahia pea te qubit 15 kia maha nga mahi taapiri.
- He maha atu nga mahi -> he maha ake nga hapa -> he kaha ake te awe o te whakaheke
Ngā putanga
Ko te Decoherence te moenga Procrustean o te rorohiko quantum hou. Me whakauru nga mea katoa ki te 150 μs:
- Ko te timatanga o te ahua tuatahi o nga qubits
- Te rorohiko i te rapanga ma te whakamahi i nga keeti quantum
- Whakatikahia nga hapa kia whiwhi hua whai kiko
- Pānuihia te hua
I tenei wa he pouri nga hua, ahakoa kerēme ki te whakatutuki i te 0.5s te wa pupuri hononga i runga i te rorohiko quantum i runga i :
Ka inehia e matou he wa honohono qubit neke atu i te 0.5 s, me te whakamarumaru aukume e tumanako ana ka pai ake tenei ki te roa atu i te 1000 s
Ka taea hoki e koe te panui mo tenei hangarau ranei, hei tauira, .
He uaua ake te ahuatanga na te mea i te wa e mahi ana i nga tatauranga uaua he mea tika ki te whakamahi i nga iahiko whakatika hapa quantum, e kai ana i nga waa me nga qubit e waatea ana.
Ka mutu, kaore nga hoahoanga hou e whakaae ki te whakatinana i nga kaupapa herenga pai ake i te 1 i roto i te 4, i te 1 ranei i te 6 i te utu iti.
Nga huarahi hei whakaoti rapanga
Hei whakaoti i nga raruraru i runga ake nei, ka whakamahia nga huarahi me nga tikanga e whai ake nei:
- Te whakamahi i nga ruma tangi me te iti o te mahana (10 mK (–273,14°C))
- Te whakamahi i nga waeine tukatuka e tino parea ana mai i nga awe o waho
- Te Whakamahi i nga Pūnaha Whakatika Hapa Quantum (Aratau Qubit)
- Ma te whakamahi i nga kaitirotiro i te wa e huri ana te whakamaarama mo te tukatuka motuhake
Kei te whakahaeretia ano hoki nga rangahau ki te whakanui ake i te wa whakaheke, ki te rapu i nga mahi hou (me te whakapai ake e mohiotia ana) nga whakatinanatanga tinana o nga mea quantum, te arotau i nga iahiko whakatika, aha atu, aha atu. He ahunga whakamua (tirohia ki runga ake nga ahuatanga o nga maramara o mua me o enei ra), engari i tenei wa he puhoi, he tino puhoi.
D-Wave
D-Wave 2000Q 2000-qubit rorohiko. Puna:
I roto i te panui a Google mo te whakatutuki i te mana nui ma te whakamahi i te tukatuka 53-qubit, и mai i te kamupene D-Wave, kei roto i nga mano tini te maha o nga qubits, he ahua rangirua. Ae ra, mena ka taea e te 53 qubits te eke ki te mana nui, he aha te mea ka taea e te rorohiko me te 2048 qubits? Engari kaore nga mea katoa e tino pai ana ...
Hei poto (i tangohia mai i te wiki):
Ngā rorohiko mahi i runga i te kaupapa (), ka taea te whakaoti i te waahanga iti rawa o nga rapanga arotautanga, a kaore e pai mo te whakatinana i nga algorithms quantum tuku iho me nga kuaha quantum.
Mo etahi atu korero ka taea e koe te panui, hei tauira, , (kia tupato, kaua e tuwhera mai i Russia), ranei в mai i tana . Ma te ara, ka tino taunaki ahau ki te panui i tana blog i te nuinga o te waa, he maha nga mea pai kei reira
I te nuinga o te waa, mai i te timatanga o nga panui, he patai a te hapori putaiao mo nga rorohiko D-Wave. Hei tauira, i te tau 2014, ka patai a IBM i te meka ko D-Wave I tae ki te waahi i te tau 2015, i hokona e Google, me te NASA, tetahi o enei rorohiko quantum me muri i nga rangahau. , ae, ka tere ake te mahi a te rorohiko me te tatau i te raru i te waa noa. Ka taea e koe te panui atu mo te korero a Google a, hei tauira, .
Ko te mea nui ko nga rorohiko D-Wave, me o ratou rau me te mano o nga qubits, kaore e taea te whakamahi ki te tatau me te whakahaere i nga algorithms quantum. Kaore e taea e koe te whakahaere i te algorithm a Shor ki runga i a raatau, hei tauira. Ko nga mea katoa ka taea e ratou ko te whakamahi i etahi tikanga quantum hei whakaoti i tetahi raruraru arotautanga. Ka taea e tatou te whakaaro ko te D-Wave he ASIC quantum mo tetahi mahi motuhake.
He iti mo te tauira rorohiko quantum
Ka taea te whai i te rorohiko quantum i runga i te rorohiko auau. Ae ra, :
- Ka taea te ahua o te qubit tau matatini, ka noho mai i te 2x32 ki te 2x64 paraka (8-16 paita) i runga i te hoahoanga o te tukatuka
- Ko te ahua o N qubits hono ka taea te tohu hei 2^N tau matatini, i.e. 2^(3+N) mo te hoahoanga moka-32 me te 2^(4+N) mo te moka-64.
- Ka taea te whakaatu i te mahinga rahi i runga i nga N qubits e te matrix 2^N x 2^N.
Na:
- Hei penapena i nga ahuatanga o te 10 qubits, me 8 KB
- Hei penapena i nga ahuatanga o te 20 qubits me 8 MB koe
- Hei penapena i nga ahuatanga o te 30 qubits, me 8 GB
- 40 Terabytes e hiahiatia ana hei penapena i nga ahua o te 8 qubits
- Hei penapena i nga ahuatanga o te 50 qubits, 8 Petabytes e hiahiatia ana, etc.
Hei whakataurite, () he 2.8 Petabytes anake te mahara.
— 49 qubit i tukuna i tera tau ki te rorohiko nui rawa atu o Haina ()
Ko te rohe o te whakatairite i te rorohiko quantum i runga i nga punaha matarohia ka whakatauhia e te nui o te RAM e hiahiatia ana hei penapena i te ahua o nga qubits.
Ka tūtohu hoki ahau ki te panui . Mai i reira:
Ma te mahi - mo te whakatauira tika o te iahiko 49-qubit e 39 nga "hurihuri" (paparanga motuhake o nga kuaha) 2^63 whakareatanga matatini - 4 Pflops o te rorohiko nui mo te 4 haora
Ko te whai i te rorohiko quantum 50+ qubit i runga i nga punaha matarohia ka kiia kaore e taea i roto i te waa tika. Koinei hoki te take i whakamahia ai e Google he tukatuka 53-qubit mo tana whakamatautau teitei.
Te mana nui o te rorohiko quantum.
Ka homai e Wikipedia ki a tatou te whakamaramatanga e whai ake nei mo te mana nui o te rorohiko quantum:
Quantum supremacy - kaha nga taputapu hei whakaoti rapanga kaore e taea e nga rorohiko tawhito te whakaoti.
Ko te tikanga, ko te whakatutuki i te mana nui o te quantum te tikanga, hei tauira, ko te tauwehenga o nga tau nui ma te whakamahi i te Shor algorithm ka taea te whakaoti i roto i te wa tika, ka taea ranei te peehia nga ngota matū matatini ki te taumata quantum, me era atu. Arā, kua tae mai he wā hou.
Engari he pokanoa kei roto i nga kupu o te whakamaramatanga, "e kore e taea e nga rorohiko tawhito te whakaoti" Ko te tikanga, ki te hanga koe i te rorohiko quantum o te 50+ qubits me te whakahaere i tetahi ara iahiko quantum ki runga, na, pera i ta maatau korero i runga ake nei, kaore e taea te whai i te hua o tenei ara iahiko i runga i te rorohiko auau. Koira e kore e taea e te rorohiko puāwai te hanga ano te hua o taua ara iahiko.
Ahakoa ko taua hua he tino rangatira nui, ehara ranei he patai whakaaro mohio. Engari kia mohio ki nga mahi a Google me nga mea e pa ana e tika ana.
Te Tauākī Nui a Google
Sycamore 54-qubit pūtukatuka
Na, i te Oketopa 2019, i whakaputahia e nga kaiwhakawhanake a Google tetahi tuhinga i roto i te tuhinga putaiao Nature "" I whakapuakihia e nga kaituhi te whakatutukitanga o te mana nui mo te wa tuatahi i roto i te hitori ma te whakamahi i te 54-qubit Sycamore tukatuka.
Ko nga tuhinga a Sycamore i runga ipurangi he maha nga korero mo te tukatuka 54-qubit, he tukatuka 53-qubit ranei. Ko te pono ko e rite ki , kei roto i te 54 qubits te tukatuka tinana, engari ko tetahi kaore i te mahi, kua tangohia atu i te ratonga. No reira, he pono kei a maatau he tukatuka 53-qubit.
Kei runga i te paetukutuku kei reira nga rauemi mo tenei kaupapa, he rereke te tohu mai i ki .
I korero te roopu rorohiko quantum a IBM i muri mai . E kii ana te kamupene ka taea e tetahi rorohiko tikanga tenei mahi i roto i te keehi kino rawa atu i roto i nga ra 2,5, a ko te whakautu ka puta ake ka tika atu i te rorohiko quantum. I whakatauhia tenei whakatau i runga i nga hua o te tātaritanga ariā o te maha o nga tikanga arotautanga.
Na, o te akoranga, i roto i tona Kaore i taea e au te wareware i tenei korero. Ko tana me nga hononga katoa me rite tonu, he utu ratou ki te whakapau i to wa. I runga i te hub tenei FAQ, kia mohio koe ki te panui i nga korero, he hononga ki nga tuhinga tuatahi i tukuna i runga ipurangi i mua i te panuitanga mana.
He aha te mahi a Google? Mo te whakamaramatanga taipitopito, panuihia a Aaronson, engari poto i konei:
Ka taea e au te korero ki a koe, engari he poauau ahau. Ko te tatauranga e whai ake nei: ka mahia e te kaiwhakamatautau he ara iahiko quantum matapōkere C (arā, he raupapa matapōkere o te kēti 1-qubit me te 2-qubit i waenganui i nga hoa tata, me te hohonu o, hei tauira, 20, e mahi ana i runga i te whatunga 2D o n = 50-60 kubiti). Ka tukuna e te kaiwhakamatautau a C ki te rorohiko quantum, ka tono kia hoatu C ki te ahua tuatahi o te 0, ine i te hua ki te {0,1}, whakahokia mai he raupapa moka-n kua kitea (aho), ka tuaruatia etahi. mano, miriona ranei nga wa. Ka mutu, ma te whakamahi i tana mohiotanga ki te C, ka mahia e te kaiwhakamatautau he whakamatautau tauanga kia kitea mena ka rite te hua ki te putanga e tumanakohia ana mai i te rorohiko quantum.
He poto rawa:
- Ka hangaia he ara iahiko matapōkere 20 o te 53 qubits ma te whakamahi i nga keeti
- Ka timata te ara iahiko ki te ahua tuatahi [0…0] mo te mahi
- Ko te putanga o te iahiko he aho moka matapōkere (tauira)
- Ko te tohatoha o te hua kaore i te matapōkeretia (porearea)
- Ko te tohatoha o nga tauira kua riro ka whakatauritea ki te tauira e tumanakohia ana
- Whakaoti Quantum Supremacy
Arā, i whakatinanahia e Google he raruraru waihanga i runga i te tukatuka 53-qubit, me te whakatau i tana kerēme ki te whakatutuki i te mana nui i runga i te meka kaore e taea te whai i taua tukatuka i runga i nga punaha paerewa i roto i te wa tika.
Mo te maarama - Kaore tenei waahanga e whakaiti i te whakatutukitanga a Google, he tino rawe nga miihini, a, ko te patai mehemea ka kiia tenei ko te tino rangatira nui, kaore ranei, pera i te korero i mua ake nei, he pai ake te whakaaro nui atu i te miihini. Engari me maarama tatou kua eke ki te taumata teitei o te rorohiko, kaore ano kia eke ki te huarahi ki te whakahaere i te algorithm a Shor i runga i nga nama 2048-bit.
Whakarāpopoto
Ko nga rorohiko quantum me te rorohiko quantum he tino pai, he tino rangatahi me te waahi iti o te waahanga hangarau o te hangarau korero.
Ma te whanaketanga o te rorohiko quantum (i tetahi ra) ka taea e tatou te whakaoti rapanga:
- Te whakatauira i nga punaha tinana uaua i te taumata quantum
- Kare e taea te whakaoti i runga i te rorohiko auau na te uaua o te rorohiko
Ko nga raru nui mo te hanga me te whakahaere rorohiko quantum:
- Wehewehenga
- Hapa (whakaheke me te kuaha)
- Hangahanga pūtukatuka (nga iahiko qubit hono katoa)
Te ahuatanga o naianei:
- I roto i te meka - te timatanga rawa .
- Kare ano he mahi arumoni TINO (a kaore i te maarama ahea)
He aha te awhina:
- Ko etahi momo kitenga tinana e whakaiti ana i te utu mo nga waea waea me nga mahi tukatuka
- Te kimi i tetahi mea ka whakanui ake i te wa whakaheke ma te raupapa o te rahi me te whakaiti i nga hapa
Ki taku whakaaro (purely personal opinion), i roto i te ahua o te matauranga o naianei e kore e eke angitu i roto i te whanaketanga o nga hangarau rahi, i konei e hiahia ana matou ki te pakarutanga o te kounga i roto i etahi waahanga o te putaiao taketake, te whakamahi ranei, e kaha ai nga whakaaro me nga tikanga hou.
I tenei wa, kei te whiwhi tatou i te wheako ki te kaupapa quantum programming, te kohikohi me te hanga algorithm quantum, nga whakaaro whakamatautau, me era atu. Kei te tatari tatou mo te pakaruhanga.
mutunga
I roto i tenei tuhinga, i haere matou i roto i nga tohu nui i roto i te whakawhanaketanga o te rorohiko quantum me te rorohiko quantum, i tirotirohia te kaupapa o ta raatau mahi, i tirotirohia nga raru nui e pa ana ki nga miihini i roto i te whakawhanaketanga me te mahi o nga miihini quantum, me te titiro ano he aha te maha-qubit Ko nga rorohiko D. Ko nga korero a Wave me Google mo te whakatutuki i te mana nui.
Kei muri i nga waahi ko nga paatai o te whakatakoto rorohiko quantum (reo, huarahi, tikanga, aha atu) me nga paatai e pa ana ki te whakatinanatanga a-tinana motuhake o nga kaitukatuka, me pehea te whakahaere, te hono, te panui, me era atu. Koia pea te kaupapa o te tuhinga ka whai ake.
Mauruuru koe mo to aro, ko taku tumanako ka whai hua tenei tuhinga ki tetahi.
(C)
Nga Mihi
mo te whakatikatika me nga korero mo te tuhinga taketake, me te tuhinga hoki
mo nga korero whai kiko mo nga korero , ehara ki a ia anake, he maha nga huarahi i awhina i ahau ki te mohio ki tenei panga.
Ki nga kaituhi katoa o nga tuhinga me nga whakaputanga i whakamahia nga rauemi ki te tuhi i tenei tuhinga.
Rarangi rauemi
Tuhinga o naianei na [The National Academies Press]
Nga tuhinga mai i a Habr (i te raupapa matapōkere)
Ko nga tuhinga karekau (engari he iti ake te whakamere) mai i te Ipurangi
Nga akoranga me nga kauhau
Source: will.com