Computadores quânticos e computação quântica são um novo , que se juntou ao nosso espaço informativo ao lado de , e outros termos de alta tecnologia. No entanto, ainda não consegui encontrar na internet um material que montasse na minha cabeça o quebra-cabeça chamado “como funcionam os computadores quânticos”. Sim, há muitos trabalhos excelentes, incluindo alguns no Habr (veja ), cujos comentários, como costuma acontecer, são ainda mais informativos e úteis, mas a imagem na cabeça, por assim dizer, não se formava.
Recentemente, colegas se aproximaram de mim e perguntaram: “Você entende como funciona um computador quântico? Pode nos contar?” E foi então que percebi que o problema de formar uma imagem coesa não era só meu.
Como resultado, foi feita uma tentativa de compilar informações sobre computadores quânticos em um esquema lógico coerente, que explicasse em nível básico, sem um mergulho profundo na matemática e na estrutura do mundo quântico, o que é um computador quântico, em que princípios ele se baseia, e quais problemas os cientistas enfrentam na sua criação e utilização.
Índice
Isenção de responsabilidade
O autor não é especialista em computações quânticas, e o público-alvo do artigo são profissionais de TI como eu, não especialistas em quântica, que também querem compor uma imagem chamada “Como funcionam os computadores quânticos”. Por isso, muitos conceitos no artigo foram intencionalmente simplificados para melhor compreensão das tecnologias quânticas em um nível “básico”, mas sem .
No artigo, em alguns trechos são utilizados materiais de outras fontes, Em todos os casos em que foi possível, foram inseridos links diretos e referências ao texto original, tabelas ou ilustrações. Se eu esquecer de algo (ou alguém), escreva — eu corrigirei.
Introdução
Neste capítulo, abordaremos brevemente como começou a era quântica, qual foi a motivação para a ideia de um computador quântico, quais (quais países e corporações) são atualmente os principais players nesse campo, e também discutiremos brevemente as principais direções do desenvolvimento da computação quântica.
Como tudo começou
O ponto de partida da era quântica é considerado o ano de 1900, quando M. Planck apresentou pela primeira vez de que a energia é emitida e absorvida não de forma contínua, mas em quanta (porções). A ideia foi adotada e desenvolvida por muitos cientistas notáveis da época — Bohr, Einstein, Heisenberg, Schrödinger, o que, em última análise, levou à criação e desenvolvimento de uma ciência chamada . Há muitos bons materiais na internet sobre o desenvolvimento da física quântica como ciência, não iremos nos aprofundar nesse aspecto neste artigo, mas era necessário indicar a data em que entramos na nova era quântica.
A física quântica trouxe para nossas vidas cotidianas muitas invenções e tecnologias, sem as quais agora é difícil imaginar o mundo ao nosso redor. Por exemplo, o laser, que agora é usado em todos os lugares, desde eletrodomésticos (niveladores a laser e outros) até sistemas de alta tecnologia (lasers para correção da visão, olá ). Seria lógico supor que, cedo ou tarde, alguém sugeriria a ideia de que por que não usar sistemas quânticos para cálculos. E assim, em 1980, isso aconteceu.
A Wikipedia indica que a primeira ideia de computação quântica foi proposta em 1980 por nosso cientista Yuri Manin. No entanto, foi apenas em 1981 que realmente se começou a falar sobre isso, quando o conhecido R. Feynman, em , observou que não é possível modelar a evolução de um sistema quântico em um computador clássico de forma eficaz. Ele propôs um modelo elementar , que seria capaz de realizar tal modelagem.
Na internet, há , na qual é considerado de maneira mais acadêmica e detalhada, nós faremos uma breve corrida:
Principais marcos na história da criação de computadores quânticos:
- [1994]. P. Shor. Desenvolvido
- [1998]. Criado
- [2001]. IBM apresentou a execução para a fatoração do número 15
- [2007-2016]. cria e desenvolve um computador com 128-2000 qubits
- [2012]. Na Universidade da Califórnia, foi implementado
- [2016]. Google em um computador de 9 qubits
- [2017]. (três átomos)
- [2019]. . computador de 20 qubits na nuvem
- [2019]. . computador de 53 qubits. ?
Como você pode ver, se passaram 17 anos (de 1981 a 1998) desde a ideia até sua primeira implementação em um computador com 2 qubits, e 21 anos (de 1998 a 2019) até o momento em que o número de qubits aumentou para 53. Foram necessários 11 anos (de 2001 a 2012) para melhorar o resultado da execução do algoritmo de Shor (discutiremos isso com mais detalhes em breve) de 15 para 21. Também apenas três anos atrás, chegamos ao ponto de implementar o que Feynman mencionou e aprender a modelar sistemas físicos mais simples.
O desenvolvimento da computação quântica avança lentamente. Os cientistas e engenheiros enfrentam tarefas extremamente complexas, os estados quânticos são muito efêmeros e frágeis, e, para mantê-los por tempo suficiente para a realização de cálculos, é necessário construir sarcófagos que custam dezenas de milhões de dólares, onde a temperatura é mantida ligeiramente acima do zero absoluto e que são maximizadamente protegidos de influências externas. A seguir, falaremos sobre esses desafios e problemas em mais detalhes.
Principais players
Os slides para esta seção são retirados do artigo , do pesquisador científico Alexey Fyodorov. Permita-me fazer citações diretas:
Todos os países tecnologicamente bem-sucedidos atualmente estão ativamente envolvidos no desenvolvimento de tecnologias quânticas. Uma enorme quantidade de recursos está sendo investida nessas pesquisas, e programas especiais de apoio às tecnologias quânticas estão sendo criados.
Na corrida quântica, não apenas estados, mas também empresas privadas estão envolvidas. No total, Google, IBM, Intel e Microsoft investiram cerca de 0,5 bilhões de dólares no desenvolvimento de computadores quânticos recentemente, criando grandes laboratórios e centros de pesquisa.
No Habr e na Internet, há muitos artigos, por exemplo, , e , que analisam mais detalhadamente o estado atual do desenvolvimento das tecnologias quânticas em diferentes países. O que é mais importante para nós no momento é que todos os principais países tecnologicamente avançados e players estão investindo enormes quantias em pesquisas nessa área, o que gera esperança de uma saída para o atual impasse tecnológico.
Direções de desenvolvimento
Atualmente (posso estar enganado, por favor, corrijam-me), os principais esforços (e resultados mais ou menos significativos) de todos os principais players estão concentrados em duas direções:
- Computadores quânticos especializados, que são direcionados para resolver uma tarefa específica, por exemplo, problemas de otimização. Um exemplo de produto são os computadores quânticos D-Wave.
- Computadores quânticos universais — que podem implementar algoritmos quânticos arbitrários (Shor, Grover, etc.). Implementações da IBM, Google.
Outras direções de desenvolvimento apresentadas pela física quântica, como:
- como base para
- e muito mais
também estão na lista de direções para pesquisa, mas, por enquanto, parece que não há resultados mais ou menos significativos.
Além disso, é possível ler , e também busque por “”, por exemplo, , e .
Fundamentos. Objeto quântico e sistemas quânticos
O mais importante que devemos entender nesta seção é que
Um computador quântico (ao contrário de um comum) usa objetos quânticos, e para realizar cálculos, os objetos quânticos devem estar conectados em uma sistema quântico..
O que é um objeto quântico?
Um objeto quântico é um objeto do microcosmos (do mundo quântico) que manifesta propriedades quânticas:
- possui um estado definido com dois níveis extremos
- está em superposição de seu estado até o momento da medição
- está entrelaçado com outros objetos para formar sistemas quânticos.
- Executa o teorema da proibição de clonagem (não se pode copiar o estado de um objeto)
Vamos analisar cada propriedade com mais detalhes:
Possui um estado definido com dois níveis limites (estado final)
Um exemplo clássico do mundo real — uma moeda. Ela tem um estado de “lado”, que aceita dois níveis limites — “cara” e “coroa”.
está em superposição de seu estado até o momento da medição
Jogamos a moeda para o ar, ela voa e gira. Enquanto ela gira, não podemos dizer em qual dos níveis limites está seu estado de “lado”. Mas, se a deixarmos cair e olharmos o resultado — como a superposição de estados se colapsa instantaneamente em um dos dois limites — “cara” ou “coroa”. O ato de deixar a moeda cair, neste caso, é a medição.
está entrelaçado com outros objetos para formar sistemas quânticos.
Com a moeda é complicado, mas vamos tentar. Imagine que jogamos três moedas de forma que elas giram uma em torno da outra, como uma malabarismo de moedas. A cada momento, não apenas cada uma delas está em superposição de estados, mas esses estados influenciam mutuamente (as moedas colidem).
Executa o teorema da proibição de clonagem (não se pode copiar o estado de um objeto)
Enquanto as moedas voam e giram, não podemos de forma alguma criar uma cópia do estado giratório de qualquer uma das moedas, desvinculada do sistema. O sistema vive autônomo e zelo por não revelar qualquer informação para o exterior.
Mais algumas palavras sobre o próprio conceito “superposição”, praticamente em todos os artigos a superposição é explicada como “estar em todos os estados ao mesmo tempo,” o que, claro, é verdade, mas às vezes confunde excessivamente. A superposição de estados pode ser também entendida como o fato de que, a cada momento, um objeto quântico tem certas probabilidades de colapsar em cada um de seus níveis limites, e no total essas probabilidades, naturalmente, somam 1. Ao considerar o qubit, abordaremos isso com mais detalhes.
Para as moedas, isso pode ser imaginado visualmente — dependendo da velocidade inicial, do ângulo do lançamento, do estado do ambiente em que a moeda voa, a cada momento a probabilidade de obter “cara” ou “coroa” é diferente. E, como mencionado anteriormente, o estado de uma moeda voadora pode ser visto como “estando em todos os seus estados limites ao mesmo tempo, mas com diferentes probabilidades de realização”.
Qualquer objeto que satisfaça as propriedades mencionadas acima e que possamos criar e gerenciar pode ser usado como um portador de informação em um computador quântico.
Um pouco à frente, discutiremos o estado atual da implementação física dos qubits como objetos quânticos, e o que os cientistas estão utilizando atualmente para isso.
Assim, a terceira propriedade afirma que os objetos quânticos podem entrelaçar-se para criar sistemas quânticos. O que é um sistema quântico?
Sistema quântico — é um sistema de objetos quânticos entrelaçados, que possui as seguintes propriedades:
- Um sistema quântico encontra-se em superposição de todos os possíveis estados dos objetos que o compõem.
- Não é possível conhecer o estado do sistema antes do momento da medição.
- No momento da medição, o sistema realiza uma das possíveis variantes de seus estados limite.
(e, adiantando um pouco)
Consequência para programas quânticos:
- Um programa quântico tem um estado de sistema definido na entrada, superposição interna e superposição na saída.
- Na saída do programa, após a medição, obtemos a realização probabilística de um dos possíveis estados finais do sistema (mais possíveis erros).
- Qualquer programa quântico tem uma arquitetura de tubo de chaminé (entrada -> saída. Não há ciclos, não se pode observar o estado do sistema no meio do processo.)
Comparação entre o computador quântico e o convencional
Agora, vamos comparar um computador clássico e um quântico.
| Computador clássico | Um computador quântico | |
Lógica | 0 / 1 | `a|0> + b|1>, a^2+b^2=1` |
Física | Transistor semicondutor | Um objeto quântico |
Portador de inf. | Níveis de tensão | Polarização, spin,… |
Operações | NOT, AND, OR, XOR sobre bits | Portas: CNOT, Hadamard,… |
Interconexão | Chip semicondutor | Entrelaçamento entre si |
Algoritmos | Padrões (ver Knuth) | Especiais (Shor, Grover) |
Princípio | Digital, determinístico | Analógico, probabilístico |
Nível lógico
Em um computador clássico, isso é um bit. Muito familiar para nós. um bit determinístico.. Pode assumir valores 0 ou 1. Desempenha bem o papel de unidade lógica para um computador clássico, mas é completamente inadequado para descrever o estado de um objeto quântico, que, como já dissemos, na natureza selvagem está emsuperposição de seus estados limite..
Para isso, foi criado . Em seus estados limites, ele implementa estados semelhantes a 0 e 1 , e na superposição, representa uma distribuição de probabilidade sobre seus estados limites |0> e |1>:
a|0> + b|1>, tal que a^2+b^2=1a e b representam , e os quadrados de seus módulos — as probabilidades reais de obter exatamente esses valores dos estados limites |0> e |1>, se colapsarmos o qubit medindo-o neste momento.
Nível físico
No nível tecnológico atual de desenvolvimento, a realização física do bit para um computador convencional é um transistor semicondutor, para o quântico, como já mencionamos, qualquer objeto quântico. Na próxima seção, falaremos sobre o que está sendo utilizado atualmente como suportes físicos para qubits.
Suporte de informação
Para um computador convencional, isso é corrente elétrica — níveis de tensão, presença ou ausência de corrente, etc., enquanto para o quântico — é o estado do objeto quântico (direção da polarização, spin, etc.), que pode estar em estado de superposição.
Operações
Para realizar circuitos lógicos em um computador convencional, são utilizadas as bem conhecidas , para operações com qubits, foi necessário inventar um sistema completamente diferente de operações, chamado de . As portas podem ser de um qubit ou de dois qubits, dependendo de quantos qubits são processados na transformação.
Exemplos de portas quânticas:
Há o conceito de um conjunto universal de portas, que é suficiente para realizar qualquer cálculo quântico. Por exemplo, um conjunto universal inclui a porta de Hadamard, a porta de desvio de fase, a porta CNOT e a porta π⁄8. Com elas, é possível realizar qualquer cálculo quântico em um conjunto arbitrário de qubits.
Neste artigo, não vamos nos aprofundar no sistema de portas quânticas, mas você pode ler mais sobre elas e sobre operações lógicas com qubits, por exemplo, . O principal que você precisa lembrar é que:
- Operações com objetos quânticos requerem a criação de novos operadores lógicos (portas quânticas)
- As portas quânticas podem ser de um qubit ou de dois qubits
- Existem conjuntos universais de portas, com os quais é possível realizar qualquer cálculo quântico
Interconexão
Um único transistor é completamente inútil para realizar cálculos; precisamos conectar muitos transistores entre si, ou seja, criar um chip semicondutor a partir de milhões de transistores, sobre os quais podemos construir circuitos lógicos. e, no final, obter um processador moderno em sua forma clássica.
Um único qubit também é completamente inútil (bem, a menos que seja em um sentido acadêmico),
para realizar cálculos precisamos de um sistema de qubits (objetos quânticos)
que, como já mencionamos, é criado por meio do emaranhamento de qubits entre si, de modo que as alterações em seus estados ocorram de forma coerente.
Algoritmos
Os algoritmos padrão que a humanidade acumulou até o presente momento são completamente inadequados para a implementação em um computador quântico. E, no geral, não há necessidade disso. Computadores quânticos, baseados na lógica de portas sobre qubits, exigem a criação de algoritmos completamente diferentes, algoritmos quânticos. Dos algoritmos quânticos mais conhecidos, podemos destacar três:
- (fatoração)
- (busca rápida em um banco de dados não ordenado)
- (resposta à pergunta se uma função é constante ou balanceada)
Princípio
E a diferença mais importante é o princípio de funcionamento. Para um computador padrão, este é um princípio digital, rigidamente determinístico, baseado no fato de que, se definimos um determinado estado inicial do sistema e o passamos por um algoritmo específico, o resultado dos cálculos será sempre o mesmo, não importando quantas vezes realizemos esse cálculo. Na verdade, esse comportamento é exatamente o que esperamos de um computador.
Um computador quântico opera de um princípio analógico, probabilístico. O resultado do trabalho de um algoritmo específico em um determinado estado inicial é uma amostra de uma distribuição probabilística de realizações finais do algoritmo mais possíveis erros.
Essa natureza probabilística dos cálculos quânticos é determinada pela própria essência probabilística do mundo quântico. "Deus não joga dados com o universo", dizia o velho Einstein, mas todos os experimentos e observações até agora (na atual paradigma científica) confirmam o oposto.
Implementações físicas de qubits
Como já mencionamos, um qubit pode ser representado por um objeto quântico, ou seja, um objeto físico que implementa as propriedades quânticas descritas acima. Em termos simples, qualquer objeto físico que tenha dois estados, e esses dois estados estejam em estado de superposição, pode ser usado para criar um computador quântico.
“Se conseguimos colocar um átomo em dois níveis diferentes e controlá-los, aí está o qubit. Se conseguimos fazer isso com um íon, é um qubit. Com a corrente é a mesma coisa. Se a fazemos girar no sentido horário e anti-horário ao mesmo tempo, aí está o qubit.”
Há para , no qual a atual diversidade de realizações físicas do qubit é discutida mais detalhadamente, nós apenas listaremos as mais conhecidas e comuns:
- e muitas outras ideias exóticas (aniões e etc.)
De toda essa diversidade, o primeiro método de obtenção de qubits, baseado em . , , é o mais desenvolvido, e outros grandes players o utilizam para construir seus sistemas.
E também leia possíveis de qubits de .
Fundamentos. Princípio de funcionamento do computador quântico
Os materiais para esta seção (tarefa e imagens) foram extraídos do artigo .
Então, vamos imaginar que temos a seguinte tarefa:
Há um grupo de três pessoas: (A)ndrey, (B)olodi e (C)ereja. Há dois táxis (0 e 1).
Sabe-se também que:
- (A)ndrey e (B)olodi são amigos
- (A)ndrey e (C)ereja são inimigos
- (B)olodi e (C)ereja são inimigos
Tarefa: Distribuir as pessoas pelos táxis de modo que Max(amigos) e Min(inimigos)
Avaliação: L = (número de amigos) — (número de inimigos) para cada variante de distribuição
IMPORTANTE: Suponha que não há heurísticas, que não há solução ótima. Neste caso, a tarefa é resolvida apenas pela completa análise das alternativas.
Solução em um computador convencional
Como resolver essa tarefa em um (super)computador comum (ou cluster) — é claro que é preciso percorrer em ciclo todas as variantes possíveis. Se temos um sistema multiprocessador, podemos paralelizar o cálculo das soluções em vários processadores e depois reunir os resultados.
Temos 2 variantes possíveis de distribuição (táxi 0 e táxi 1) e 3 pessoas. Espaço de soluções 2^3 = 8Você pode considerar 8 opções mesmo usando uma calculadora, isso não é problema. Agora vamos complicar a tarefa — temos 20 pessoas e dois ônibus, o espaço de soluções 2^20 = 1 048 576. Também não é nada complicado. Vamos aumentar o número de pessoas em 2,5 vezes — vamos pegar 50 pessoas e dois trens, o espaço de soluções agora 2^50 = 1,12 x 10^15. Um computador comum (supercomputador) já começa a enfrentar sérios problemas. Aumentando o número de pessoas em 2 vezes, 100 pessoas nos darão 1,2 x 10^30 possíveis opções.
Pronto, em um tempo razoável essa tarefa não pode ser calculada.
Conectamos o supercomputador
O computador mais potente atualmente é o número 1 do , é , com desempenho de 122 . Supondo que precisamos de 100 operações para calcular uma opção, então para resolver o problema de 100 pessoas precisamos:
(1,2 x 10^30 100) / 122×10^15 / (606024365) = 3 x 10^37 anos.
Como podemos ver, ao aumentar a dimensão dos dados de entrada, o espaço de soluções cresce de forma exponencial, de modo geral, para N bits temos 2^N opções possíveis de solução, que, para N relativamente pequeno (100), nos dá um espaço de soluções que não pode ser calculado (com o nível tecnológico atual).
Há alternativas? Como você já deve ter adivinhado, sim, existem.
Mas antes de falarmos sobre como e por que os computadores quânticos permitem resolver essas tarefas de forma eficaz, vamos relembrar um pouco sobre o que é distribuição probabilística. Não se assuste, este artigo é uma visão geral, não haverá matemática dura, vamos nos ater a um exemplo clássico com um saco e bolas.
Um pouquinho de combinatória, teoria das probabilidades e um experimentador curioso
Vamos pegar um saco e colocar nele 1000 bolas brancas e 1000 bolas pretas. Vamos realizar um experimento — retirar uma bola, anotar a cor, devolver a bola ao saco e misturar as bolas no saco.
Realizamos o experimento 10 vezes, retiramos 10 bolas pretas.É possível? Com certeza. Essa amostra nos dá alguma noção razoável sobre a verdadeira distribuição no saco? Óbvio que não. O que precisamos fazer — certo, repetir o experimento um milhão de vezes e calcular as frequências de bolas pretas e brancas.Obteremos, por exemplo, 49,95% pretas e 50,05% brancas. Neste caso, já é mais ou menos compreensível a estrutura da distribuição da qual estamos amostrando (retirando uma bola).O principal a entender é que
o próprio experimento possui uma natureza probabilística. o próprio experimento tem uma natureza probabilística., com uma amostra (bolinha) não conseguiremos identificar a verdadeira estrutura da distribuição, precisamos repetir o experimento várias vezes e bilhar os resultados.
Vamos adicionar ao nosso saco 10 bolas vermelhas e 10 bolas verdes (-erros). Vamos repetir o experimento 10 vezes. Emretiramos 5 bolas vermelhas e 5 bolas verdes. É possível? Sim. Podemos dizer algo sobre a verdadeira distribuição — Não. O que precisamos fazer — bem, você entendeu.
Para obter uma compreensão sobre a estrutura da distribuição probabilística, precisamos amostrar os resultados unitários dessa distribuição várias vezes e calcular a média dos resultados.
Conectando a teoria com a prática
Agora, em vez de bolas pretas e brancas, vamos usar bolas de bilhar e colocar no saco 1000 bolas com o número 2, 1000 com o número 7 e 10 bolas com outros números. Vamos imaginar um experimentador que foi treinado para realizar ações simples (retirar uma bola, anotar o número, colocar a bola de volta no saco, misturar as bolas no saco) e que faz isso em 150 microsegundos. Um experimentador assim está a todo vapor (não é propaganda de drogas!!!). Então, em 150 segundos, ele poderá realizar nosso experimento 1 milhão de vezes e nos fornecer os resultados da média.
O experimentador foi acomodado, recebeu o saco, virou-se, esperou 150 segundos — obteve:
número 2 — 49,5%, número 7 — 49,5%, os outros números somados — 1%.
Sim, tudo certo, nosso saco é um computador quântico com um algoritmo que resolve nossa tarefa, e as bolas são as possíveis soluções. Como existem duas soluções corretas, o computador quântico nos dará, aleatoriamente, qualquer uma dessas soluções possíveis, e 0,5% (10/2000) de erros, sobre os quais falaremos mais tarde.
Para obter o resultado do funcionamento do computador quântico, é necessário executar o algoritmo quântico várias vezes com o mesmo conjunto de dados de entrada e calcular a média do resultado.
Escalabilidade do computador quântico
Agora, vamos imaginar que para um problema, 100 pessoas estão envolvidas (espaço de soluções 2^100 lembramos disso), também há apenas duas soluções corretas. Então, se pegarmos 100 qubits e escrevermos um algoritmo que calcule nossa função objetivo (L, veja acima) sobre esses qubits, obteremos um saco que conterá 1000 bolas com o número da primeira resposta correta, 1000 com o número da segunda resposta correta e 10 bolas com outros números. E nosso experimentador, em 150 segundos, nos dará uma avaliação da distribuição probabilística das respostas corretas..
O tempo de execução de um algoritmo quântico (com algumas suposições) pode ser considerado constante O(1) em relação à dimensão do espaço de soluções (2^N).
E é exatamente essa propriedade do computador quântico — a constância do tempo de execução em relação ao aumento da complexidade do espaço de soluções que é a chave.
Qubit e mundos paralelos
Como isso acontece? O que permite que um computador quântico faça cálculos tão rapidamente? A questão reside na natureza quântica do qubit.
Veja, falamos que um qubit, como objeto quântico, realiza um de seus dois estados ao ser observado,mas na 'natureza viva' está em superposição de estados,ou seja, encontra-se em ambos os seus estados limite simultaneamente (com alguma probabilidade).
Vamos pegar (A)ndrey e imaginar seu estado (em qual veículo ele está — 0 ou 1) como um qubit. Assim, temos (no espaço quântico) dois mundos paralelos,em um (A) ele está em um táxi 0, no outro mundo — em um táxi 1. Simultaneamente em dois táxis, mas com alguma probabilidade de encontrá-lo em cada um deles ao serem observados.(V)olodya
Vamos pegar e também vamos imaginar seu estado como um qubit. Surge mais dois mundos paralelos. Mas enquanto esses pares de mundos (V) (A) ele está em um táxi 0, no outro mundo — em um táxi 1. e não interagem de forma alguma. O que é necessário para criar um sistema entrelaçado? Certo, precisamos entrelaçar esses qubits, (A) e (V), formando um sistema quântico de dois qubits (A, V),que implementa dentro de si quatro mundos paralelos interdependentes. Adicionamos (S)ergey e obtemos um sistema de três qubits (ABC), que realiza oito mundos paralelos. A essência da computação quântica (a implementação da cadeia de portões quânticos sobre o sistema de qubits entrelaçados) é o fato de que o cálculo ocorre em todos os mundos paralelos simultaneamente. E não importa quantos temos, 2^3 ou 2^100, o algoritmo quântico será executado em um tempo finito sobre todos esses mundos paralelos e nos dará um resultado que representa uma amostra da distribuição probabilística das respostas do algoritmo. que realiza oito Para uma melhor compreensão, pode-se imaginar que
e nos fornecerá um resultado que representa uma amostra da distribuição probabilística das respostas do algoritmo.
Para melhor compreensão, pode-se imaginar que o algoritmo quântico será executado em tempo finito sobre todos esses mundos paralelos e nos dará um resultado que representa uma amostra da distribuição de probabilidade das respostas do algoritmo.
Para melhor compreensão, podemos imaginar que um computador quântico em nível quântico inicia 2^N processos paralelos de solução, cada um dos quais trabalha em uma possível variante, depois reúne os resultados do trabalho — e nos fornece uma resposta na forma de superposição de solução (distribuição probabilística de respostas), da qual amostramos uma a cada vez (em cada experimento).
Lembre-se do tempo necessário ao nosso experimentador (150 μs) para conduzir o experimento, isso será útil mais adiante, quando discutirmos os principais problemas dos computadores quânticos e o tempo de decoerência.
Algoritmos quânticos
Como já mencionado, algoritmos comuns baseados em lógica binária não são aplicáveis a um computador quântico que utiliza lógica quântica (portas quânticas). Para isso, novos algoritmos tiveram que ser inventados, aproveitando plenamente o potencial inerente à natureza quântica da computação.
Os algoritmos mais conhecidos até hoje são:
Ao contrário dos clássicos, computadores quânticos não são universais.
Até agora, um número pequeno de algoritmos quânticos foi encontrado.
Obrigado pela referência para , um lugar onde, segundo o autor (), os melhores representantes do mundo quântico de algoritmos foram coletados e continuam sendo reunidos.
Neste artigo, não iremos explorar detalhadamente os algoritmos quânticos, a internet possui muitos materiais excelentes em qualquer nível de dificuldade, mas devemos passar rapidamente pelos três mais conhecidos.
Algoritmo de Shor.
O algoritmo quântico mais famoso é (proposto em 1994 pelo matemático inglês ), que visa resolver a tarefa de fatoração de números em fatores primos (problema de fatoração, logaritmo discreto).
É este algoritmo que é citado como exemplo quando se diz que seus sistemas bancários e senhas em breve serão quebrados. Considerando que o comprimento das chaves usadas hoje em dia não é inferior a 2048 bits, o momento da verdade ainda não chegou.
Atualmente são mais do que modestos. Os melhores resultados de fatoração com o algoritmo de Shor são números e , que são bem menores do que 2048 bits. Para os demais resultados da tabela, foi aplicado outro cálculo, mas mesmo o melhor resultado nesse algoritmo (291311) está longe da aplicação real.
Você pode ler mais sobre o algoritmo de Shor, por exemplo,. Sobre a implementação prática — .
Uma das da complexidade e da potência necessária para fatorar um número de 2048 bits é um computador com . Dormimos tranquilos.
Algoritmo de Grover
— para resolver o problema de busca, ou seja, encontrar a solução da equação F(X) = 1, onde F é uma de n de variáveis. Foi proposto pelo matemático americano em .
O algoritmo de Grover pode ser usado para encontrar e de uma sequência numérica. Além disso, ele pode ser aplicado para resolver por meio de uma busca exaustiva entre um conjunto de soluções possíveis. Isso pode resultar em um aumento significativo de velocidade em comparação com algoritmos clássicos, embora não forneça uma “” em uma forma geral.
Você pode ler mais sobre isso, ou . Ainda há uma boa explicação do algoritmo usando o exemplo de caixas e uma bola, mas, infelizmente, por motivos independentes de minha vontade, este site não abre para mim na Rússia. Se você tem também bloqueado, aqui está um resumo rápido:
O algoritmo de Grover. Imagine que você tem N caixas fechadas numeradas. Todas estão vazias, exceto uma, que contém uma bola. Sua tarefa é descobrir o número da caixa que contém a bola (esse número desconhecido é frequentemente representado pela letra w).
Como resolver esse problema? Da maneira mais simples, abrindo as caixas uma a uma, e mais cedo ou mais tarde você encontrará a caixa com a bola. E quantas caixas, em média, você precisa verificar até encontrar a caixa com a bola? Em média, você precisa abrir cerca de metade das caixas N/2. O principal aqui é que se aumentarmos o número de caixas em 100 vezes, o número médio de caixas que precisa ser aberto até encontrar a caixa com a bola aumentará 100 vezes também.
Agora faremos mais um esclarecimento. Suponha que não abrimos as caixas com as mãos e verificamos a presença da bola em cada uma, mas temos um intermediário, chamaremos de Oráculo. Dizemos ao Oráculo: “verifique a caixa número 732”, e o Oráculo honestamente verifica e responde: “não há bola na caixa número 732.” Agora, em vez de falar quantas caixas precisamos abrir em média, dizemos: “quantas vezes em média devemos consultar o Oráculo para encontrar o número da caixa com a bola”
Aparentemente, se transferirmos esta tarefa das caixas, da bola e do Oráculo para a linguagem quântica, chegamos a um resultado notável: para encontrar o número da caixa com a bola entre N caixas, precisamos perturbar o Oráculo apenas cerca de SQRT(N) vezes!
Ou seja, a complexidade da tarefa de pesquisa usando o algoritmo de Grover é reduzida na raiz quadrada.
Algoritmo de Deutsch-Josza
O algoritmo de Deutsch-Josza (também conhecido como algoritmo de Deutsch-Josie) é [um algoritmo quântico](algoritmo), proposto e em , e se tornou um dos primeiros exemplos de algoritmos projetados para serem executados em . _
A tarefa de Deutsch-Josza é determinar se uma função de várias variáveis binárias F(x1, x2, … xn) é constante (ou seja, assume o valor 0 ou 1 para todos os argumentos) ou balanceada (assume o valor 0 para metade do domínio e 1 para a outra metade). Considera-se, a priori, que a função é ou constante ou balanceada.
Você também pode ler . Uma explicação mais simples:
O algoritmo de Deutsch (Deutsch-Josza) é baseado em uma busca, mas permite fazê-la mais rapidamente do que o normal. Imagine que há uma moeda na mesa e é necessário descobrir se ela é falsa ou não. Para isso, é necessário olhar para a moeda duas vezes e determinar: “cara” e “coroa” – verdadeira, duas “caras”, duas “coroas” – falsa. Assim, se usar o algoritmo quântico de Deutsch, essa determinação pode ser feita em um único olhar – uma medição.
Problemas dos computadores quânticos
Ao projetar e operar computadores quânticos, os cientistas e engenheiros enfrentam uma enorme quantidade de problemas que, até hoje, são resolvidos com sucesso variável. Segundo () pode-se destacar uma série de problemas:
- Sensibilidade ao ambiente e interação com o ambiente
- Acúmulo de erros em cálculos
- Dificuldades na inicialização dos estados dos qubits
- Dificuldades na criação de sistemas multi-qubit
Recomendo fortemente a leitura do artigo “”, especialmente os comentários sobre ele.
Vamos organizar todos os principais problemas em três grandes grupos e examinar cada um deles com mais detalhes:
Decoerência
.
Estado quântico uma coisa muito frágil, qubits em estado emaranhado são extremamente instáveis, qualquer interferência externa pode destruir (e destrói) essa conexão. A variação de temperatura em uma fração mínima de grau, pressão, um fóton aleatório passando ao lado — tudo isso desestabiliza nosso sistema.
Para resolver esse problema, constroem sarcófagos de baixa temperatura, onde a temperatura (-273,14 graus Celsius) é um pouco acima do zero absoluto, com máxima isolação da câmara interna com o processador de todas as (possíveis) interferências do ambiente externo.
O tempo máximo de vida de um sistema quântico com vários qubits, durante o qual ele mantém suas propriedades quânticas e pode ser utilizado para realizar cálculos, é chamado de tempo de decoerência.
Atualmente, o tempo de decoerência nas melhores soluções quânticas é da ordem de dezenas e centenas de microssegundos.
Há um ótimo exemplo , onde se pode olhar de todos os sistemas quânticos criados. Neste artigo, foram destacados como exemplo apenas dois processadores de ponta — da IBM e de . Como podemos ver, o tempo de decoerência (T2) não ultrapassa 200 ms.
Não encontrei dados exatos sobre o Sycamore, mas no próprio são apresentadas duas cifras — 1 milhão de cálculos em 200 segundos, em outro lugar — em 130 segundos sem perdas em sinais de controle e outros. De qualquer forma, isso nos dá um tempo de decoerência da ordem de 150 ms. Lembre-se do nosso experimentador com o saco? Ну так вот он.
| Nome do Computador | N Qubits | Máximo pareado | T2 (ms) |
| IBM Q System One | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~150-200 |
Quais são os riscos da decoerência?
O principal problema é que, após 150 ms, nosso sistema de computação com N qubits começará a produzir como saída, em vez de uma distribuição probabilística de soluções corretas — um ruído branco probabilístico.
Ou seja, precisamos:
- Inicializar o sistema de qubits
- Executar o cálculo (cadeia de operações lógicas)
- Calcular o resultado
E fazer tudo isso em 150 µs. Se não conseguir — o resultado se torna uma abóbora.
Mas isso ainda não é tudo...
Erros
Como já mencionamos, processos quânticos e cálculos quânticos têm uma natureza probabilística, não podemos ter certeza 100% sobre nada, apenas com alguma probabilidade. A situação é agravada ainda mais pelo fato de que cálculos quânticos estão sujeitos a erros. Os principais tipos de erros em cálculos quânticos são:
- Erros de decoerência, causados pela complexidade do sistema e pela interação com o ambiente externo
- Erros computacionais de portas (resultantes da natureza quântica dos cálculos)
- Erros de leitura do estado final (resultado)
Erros relacionados à decoerência, que surgem assim que entrelaçamos nossos qubits e começamos a realizar cálculos. Quanto mais qubits entrelaçamos, mais complexa fica a sistema, e mais fácil é destruí-lo. Sarcófagos de baixa temperatura, câmaras protegidas, todas essas tecnologias visam justamente reduzir o número de erros e prolongar o tempo de decoerência.
Erros computacionais de portas — qualquer operação (porta) sobre qubits pode, com alguma probabilidade, terminar com erro, e precisamos executar centenas de portas para implementar o algoritmo, então imagine o que obteremos ao final da execução de nosso algoritmo. A versão clássica da resposta para a pergunta — “Qual a probabilidade de encontrar um dinossauro no elevador?” — é 50x50, ou você encontra ou não.
O problema é ainda mais agravado pelo fato de que os métodos padrão de correção de erros (duplicação de cálculos e média) não funcionam no mundo quântico devido ao teorema da proibição de clonagem. Para nos cálculos quânticos, foram inventados . Em termos simples, pegamos N qubits normais e formamos 1 qubit lógico com um nível de erro menor.
Mas surge outro problema — o número total de qubits. Veja, suponha que temos um processador com 100 qubits, dos quais 80 estão ocupados pela correção de erros, então sobram apenas 20 para os cálculos.
Erros de leitura do resultado final — como lembramos, o resultado dos cálculos quânticos é apresentado na forma de distribuição probabilística de respostas. Mas a leitura do estado final também pode terminar com erro.
Na mesma existem tabelas comparativas de processadores por níveis de erro. Para comparação, vamos considerar os mesmos processadores que no exemplo anterior — IBM e :
| Computador | Fidelidade do Portão 1-Qubit | 2-Fidelidade do Portão Qubit | Fidelidade de Leitura |
| IBM Q System One | 99.96% | 98.31% | — |
| Google Sycamore | 99.84% | 99.38% | 96.2% |
Aqui — uma medida de similaridade entre dois estados quânticos. O valor do erro pode ser grosseiramente representado como 1-Fidelidade. Como podemos ver, os erros em portas de 2 qubits e os erros de leitura são os principais obstáculos para a execução de algoritmos complexos e longos em computadores quânticos existentes.
Você também pode ler ano de para resolver o problema de correção de erros.
Arquitetura do processador
Em teoria, construímos e operamos circuitos de dezenas de qubits entrelaçados, mas na realidade tudo é mais complicado. Todos os chips quânticos existentes (processadores) são construídos de tal forma que proporcionam um entrelaçamento sem dor de um qubit apenas com seus vizinhos, que não são mais que seis.
Se quisermos entrelaçar o 1º qubit, digamos, com o 12º, teremos que construir uma cadeia de operações quânticas adicionais, envolvendo qubits adicionais e outras coisas, o que aumenta o nível geral de erros. E não se esqueça do tempo de decoerência, é possível que, no momento em que você terminar de conectar os qubits na configuração desejada, o tempo acabe e toda a configuração se transforme em um bonito gerador de ruído branco.
Além disso, lembre-se de que a arquitetura de todos os processadores quânticos é diferente, e o programa escrito em um emulador no modo 'conexão de todos com todos' terá que ser 'recompilado' na arquitetura de um chip específico. Há até para realizar essa operação.
A conectividade máxima e o número máximo de qubits para os mesmos chips de ponta:
| Nome do Computador | N Qubits | Máximo pareado | T2 (ms) |
| IBM Q System One | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~150-200 |
E, para comparação, uma tabela com dados da geração anterior de processadores. Compare o número de qubits, o tempo de decoerência e a porcentagem de erros com o que temos agora na nova geração. Afinal, o progresso está, lentamente, mas avançando.
Então:
- Neste momento, não há arquiteturas totalmente conectadas com > 6 qubits
- Para entrelaçar o qubit 0 em um processador real com, por exemplo, o 15º, pode ser necessário várias dezenas de operações adicionais
- Mais operações -> mais erros -> maior influência da decoerência
Resultados
A decoerência — uma cama de Procusto da computação quântica moderna. Em 150 microssegundos, devemos encaixar tudo:
- Inicialização do estado inicial dos qubits
- Cálculo da tarefa usando portas quânticas
- Realizar a correção de erros para obter um resultado significativo
- Considerar o resultado obtido
Até agora, os resultados são desapontadores, embora afirmem ter alcançado 0,5 s de tempo de retenção de coerência em um computador quântico baseado em :
Medimos um tempo de coerência de qubit superior a 0,5 s, e com blindagem magnética esperamos que isso melhore para mais de 1000 s
Sobre essa tecnologia ainda é possível ler ou, por exemplo, .
A situação é ainda mais complicada, pois ao realizar cálculos complexos é necessário usar circuitos quânticos de correção de erros, o que também consome tempo e qubits disponíveis.
E, finalmente, as arquiteturas modernas não permitem implementar esquemas de entrelaçamento de forma mais eficiente do que 1 para 4 ou 1 para 6.
Caminhos para resolver problemas
Para resolver os problemas acima mencionados, atualmente são utilizados os seguintes métodos e abordagens:
- Uso de câmaras criogênicas com baixas temperaturas (10 mK (-273,14°C))
- Uso de unidades de processamento fortemente protegidas contra influências externas
- Uso de sistemas de correção de erros quânticos (Qubit lógico)
- Uso de otimizadores ao programar circuitos específicos para um processador
Além disso, estão em andamento pesquisas voltadas para aumentar o tempo de decoerência, a busca por novas (e aprimoramento de conhecidas) realizações físicas de objetos quânticos, otimização de circuitos de correção e assim por diante. Há progresso (veja acima as características de chips anteriores e os mais avançados até hoje), mas ainda é lento, muito, muito lento.
D-Wave.
Computador quântico de 2000 qubits D-Wave 2000Q. Fonte:
No contexto da declaração do Google sobre a realização da supremacia quântica usando um processador com 53 qubits, e da D-Wave, nos quais o número de qubits é contado em milhares, causa certa confusão. Afinal, se 53 qubits conseguiram alcançar a supremacia quântica, o que um computador com 2048 qubits é capaz de fazer? Mas nem tudo é tão bom...
Para resumir (retirado da wiki):
Os computadores operam com base no princípio da (), podem resolver uma classe extremamente limitada de problemas de otimização e não são adequados para a implementação de algoritmos quânticos tradicionais e portões quânticos.
Você pode ler mais detalhadamente, por exemplo, , (cuidado, pode não abrir a partir da Rússia), ou em em de seu . Aliás, recomendo muito ler o blog dele, lá há muito material bom
Desde o início dos anúncios, a comunidade científica levantou questões sobre os computadores D-Wave. Por exemplo, em 2014, a IBM questionou o fato de que a D-Wave A situação chegou a tal ponto que, em 2015, o Google, junto com a NASA, comprou um desses computadores quânticos e, após pesquisas, , realmente o computador funciona e resolve tarefas mais rápido do que um normal. Você pode ler mais sobre a declaração do Google e, por exemplo, .
O principal é que os computadores D-Wave, com suas centenas e milhares de qubits, não podem ser usados para calcular e executar algoritmos quânticos. Não é possível rodar o algoritmo de Shor, por exemplo. Tudo o que eles podem fazer é resolver um problema de otimização usando certos mecanismos quânticos. Pode-se dizer que a D-Wave é um ASIC quântico para uma tarefa específica.
Um pouco sobre emulação de computadores quânticos
A computação quântica pode ser emulada em um computador comum. De fato, :
- O estado de um qubit pode por um número complexo, que ocupa de 2x32 a 2x64 bits (8-16 bytes) dependendo da arquitetura do processador
- O estado de N qubits conectados pode ser representado como 2^N números complexos, ou seja, 2^(3+N) para uma arquitetura de 32 bits e 2^(4+N) para uma de 64 bits.
- Uma operação quântica em N qubits pode ser representada por uma matriz 2^N x 2^N
Então:
- Para armazenar estados emulados de 10 qubits são necessários 8 KB
- Para armazenar estados de 20 qubits são necessários 8 MB
- Para armazenar estados de 30 qubits são necessários 8 GB
- Para armazenar estados de 40 qubits são necessários 8 Terabytes
- Para armazenar estados de 50 qubits são necessários 8 Petabytes, e assim por diante.
Para comparação, () possui apenas 2.8 Petabytes de memória.
— 49 qubits estabelecido no ano passado no maior supercomputador chinês ()
O limite da simulação de um computador quântico em sistemas clássicos é determinado pela quantidade de memória RAM necessária para armazenar o estado dos qubits.
Recomendo também ler . A partir dele:
Sobre as operações — para uma emulação precisa do circuito com 49 qubits, são necessários cerca de 39 'ciclos' (camadas independentes de portas lógicas) 2^63 multiplicações complexas — 4 PFlops de um supercomputador durante 4 horas
A emulação de um computador quântico com mais de 50 qubits em sistemas clássicos é considerada inviável em um tempo razoável. Também por causa desse fato, o Google utilizou um processador com 53 qubits para seu experimento sobre supremacia quântica.
Superioridade computacional quântica.
A Wikipedia nos dá a seguinte definição de supremacia computacional quântica:
Supremacia quântica — a capacidade de resolver problemas que computadores clássicos praticamente não conseguem resolver.
De fato, alcançar a supremacia quântica significa que, por exemplo, a fatoração de grandes números pelo algoritmo de Shor pode ser resolvida em um tempo razoável, ou pode-se emular em nível quântico moléculas químicas complexas, e assim por diante. Ou seja, uma nova era começou.
Mas na formulação da definição existe uma certa brecha, “que computadores clássicos praticamente não conseguem resolver”. De fato, isso significa que se um computador quântico com mais de 50 qubits for criado e uma determinada operação quântica for executada nele, como discutimos acima, o resultado do trabalho dessa operação não poderá ser emulado em um computador comum. Ou seja, um computador clássico não será capaz de reproduzir o resultado do trabalho dessa operação.
Se tal resultado é realmente uma supremacia quântica ou não, é uma questão mais filosófica. Mas entender o que o Google fez e em que se baseou sua é necessário.
A declaração do Google sobre alcançar a supremacia quântica
processador Sycamore de 54 qubits
Então, em outubro de 2019, os desenvolvedores do Google publicaram um artigo na revista científica Nature intitulado “”. Os autores anunciaram terem alcançado, pela primeira vez na história, a supremacia quântica com um processador de 54 qubits chamado Sycamore.
Na rede, em artigos sobre o Sycamore, muitas vezes se refere ao processador como tendo 54 qubits, às vezes como 53. A verdade é que, de acordo com , o processador é fisicamente composto por 54 qubits, mas um deles está inoperante e foi retirado de operação. Assim, na realidade, temos um processador com 53 qubits.
Imediatamente na rede materiais sobre este tema, cuja intensidade variou de até .
Mais tarde, os funcionários do departamento de computação quântica da IBM afirmaram que . A empresa afirma que um computador comum conseguiria realizar essa tarefa no pior cenário em 2,5 dias, com um resultado mais preciso do que o de um computador quântico. Essa conclusão foi feita com base em uma análise teórica de vários métodos de otimização.
E, claro, em seu não pôde ignorar essa declaração. O seu junto com todos os links e como de costume, valem a pena o seu tempo. No Habr dessa FAQ, e não deixe de ler os comentários, lá há links para documentos preliminares que vazaram na rede antes do anúncio oficial.
O que, de fato, o Google fez? Para um entendimento detalhado, leia Aaronson, mas resumidamente:
Eu posso, claro, lhe dizer, mas me sinto meio bobo fazendo isso. O cálculo é o seguinte: o experimentador gera um circuito quântico aleatório C (ou seja, uma sequência aleatória de portas de 1-qubit e 2-qubit — entre vizinhos imediatos — com profundidade, por exemplo, de 20, atuando em uma rede 2D de n=50-60 qubits). Em seguida, o experimentador envia C para o computador quântico e pede que aplique C ao estado inicial de 0, meça o resultado na base {0,1}, envie de volta uma sequência de n bits (string) e repita isso várias milhares ou milhões de vezes. Finalmente, utilizando seu conhecimento sobre C, o experimentador realiza uma verificação estatística da correspondência do resultado com a saída esperada do computador quântico.
Em resumo:
- Um circuito aleatório de 20 é gerado usando 53 qubits com portas
- O circuito é iniciado a partir do estado inicial [0…0] para execução
- A saída do circuito representa uma sequência de bits aleatória (amostra)
- A distribuição do resultado não é aleatória (interferência)
- A distribuição das amostras obtidas é comparada com a esperada
- Uma conclusão é feita sobre a supremacia quântica
Ou seja, o Google realizou uma tarefa sintética em um processador quântico de 53 qubits e baseia sua afirmação de ter alcançado a supremacia quântica no fato de que é impossível emular tal processador em sistemas padrão em um tempo razoável.
Para entender — neste trecho não se diminui em nada a conquista do Google, os engenheiros realmente estão de parabéns, e a questão se isso pode ser considerado uma verdadeira supremacia quântica ou não, como já foi mencionado anteriormente, é mais filosófica do que técnica. Mas é importante entender que ao atingir essa superioridade computacional, não avançamos um passo em direção à possibilidade de executar o algoritmo de Shor em números de 2048 bits.
Resumo
Os computadores quânticos e os cálculos quânticos são uma área de tecnologia da informação muito promissora, muito jovem e ainda pouco aplicável na prática.
O desenvolvimento da computação quântica permitirá (um dia) resolver problemas:
- Modelagem de sistemas físicos complexos em nível quântico
- Insolúveis em um computador convencional devido à complexidade computacional
Os principais problemas na criação e operação de computadores quânticos são:
- Decoerência
- Erros (decoerência e portões)
- Arquitetura de processadores (esquemas totalmente conectados de qubits)
Estado atual das coisas:
- De fato — muito inicial .
- AINDÁ não há exploração comercial REAL (e não está claro quando haverá)
O que pode ajudar:
- Alguma descoberta física que diminua os custos de integração e operação dos processadores
- A descoberta de algo que aumente significativamente o tempo de decoerência e/ou reduza o número de erros
Na minha opinião (única e exclusivamente pessoal), na atual paradigmas científicos do conhecimento, não faremos progressos significativos no desenvolvimento das tecnologias quânticas, é necessário um avanço qualitativo em alguma área da ciência fundamental ou aplicada, que impulsione novas ideias e métodos.
Mas por enquanto — estamos adquirindo experiência em programação quântica, reunindo e criando algoritmos quânticos, testando ideias e assim por diante. Aguardamos um avanço.
Conclusão
Neste artigo, exploramos os principais marcos no desenvolvimento da computação quântica e dos computadores quânticos, discutimos o princípio de seu funcionamento, analisamos os principais problemas que os engenheiros enfrentam ao desenvolver e operar processadores quânticos, além de examinarmos o que realmente são os computadores de múltiplos qubits da D-Wave e a recente declaração do Google sobre a conquista da supremacia quântica.
Ficaram de fora questões sobre a programação de computadores quânticos (linguagens, abordagens, métodos, etc.) e as questões relacionadas à implementação física específica dos processadores, como ocorre o controle dos qubits, a conexão, a leitura, e assim por diante. Talvez isso seja tópico de um próximo artigo ou artigos.
Obrigado pela atenção, espero que este artigo seja útil para alguém.
(C)
Agradecimentos
pela revisão e comentários sobre o texto original, assim como pelo artigo
pelos comentários informativos e enriquecedores sobre , e não só sobre ele, que me ajudaram bastante a entender esse quebra-cabeça.
A todos os autores de artigos e publicações cujos materiais foram utilizados na redação deste artigo.
Lista de recursos
Artigos sobre a situação atual de [The National Academies Press]
Artigos do Habr (em ordem aleatória)
Artigos não classificados (mas não menos interessantes) da internet
Cursos e palestras
Fonte: habr.com
