ڪوانٽم ڪمپيوٽر ۽ ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ - نئون ، جنهن سان گڏ اسان جي معلومات جي جڳهه ۾ شامل ڪيو ويو , ۽ ٻيا اعليٰ ٽيڪنالاجي اصطلاح. ساڳئي وقت، مون کي ڪڏهن به انٽرنيٽ تي مواد ڳولڻ جي قابل نه هئي جيڪا منهنجي سر ۾ گڏ ڪيل پزل کي گڏ ڪري ڇڏي. "ڪانٽم ڪمپيوٽر ڪيئن ڪم ڪن ٿا". ها، ڪيترائي شاندار ڪم آهن، جن ۾ حبر تي (ڏسو. )، رايا جن تي، عام طور تي ڪيس، اڃا به وڌيڪ معلوماتي ۽ مفيد آهن، پر منهنجي سر ۾ تصوير، جيئن اهي چون ٿا، شامل نه ڪيو.
۽ تازو ئي منهنجا ساٿي مون وٽ آيا ۽ پڇيو، ”ڇا تون سمجهين ٿو ڪوانٽم ڪمپيوٽر ڪيئن ڪم ڪندو آهي؟ ڇا تون اسان کي ٻڌائي سگھين ٿو؟” ۽ پوءِ مون محسوس ڪيو ته مان اڪيلو ئي نه آهيان جنهن کي منهنجي سر ۾ هڪ مربوط تصوير گڏ ڪرڻ ۾ مسئلو آهي.
نتيجي طور، ڪوانٽم ڪمپيوٽرن بابت معلومات گڏ ڪرڻ جي ڪوشش ڪئي وئي هڪ مسلسل منطقي سرڪٽ ۾ جنهن ۾ بنيادي سطح، بغير رياضي ۽ ڪوانٽم دنيا جي جوڙجڪ ۾ تمام گهڻي وسعت جي، اها وضاحت ڪئي وئي ته ڪوانٽم ڪمپيوٽر ڇا آهي، اهو ڪهڙن اصولن تي هلندو آهي، ۽ سائنسدانن کي ڪهڙيون مشڪلاتون درپيش آهن جڏهن ان کي ٺاهڻ ۽ هلائڻ ۾.
مضمونن جو جدول
رد ڪرڻ
ليکڪ ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ ۾ ماهر نه آهي، ۽ آرٽيڪل جا ٽارگيٽ سامعين ساڳيا آئي ٽي ماڻهو آهن، نه ڪوانٽم ماهر، جيڪي پڻ پنهنجي سر ۾ هڪ تصوير گڏ ڪرڻ چاهيندا آهن جنهن کي سڏيو ويندو آهي "ڪيئن ڪوانٽم ڪمپيوٽر ڪم ڪن ٿا." انهي جي ڪري، آرٽيڪل ۾ ڪيترائي تصور عمدي طور تي آسان ڪيا ويا آهن ته جيئن "بنيادي" سطح تي ڪوانٽم ٽيڪنالاجيز کي بهتر سمجهڻ لاء، پر بغير بغير. .
مضمون ڪجهه هنڌن تي ٻين ذريعن مان مواد استعمال ڪري ٿو، . جتي به ممڪن هجي، اصل متن، ٽيبل يا انگ اکر ڏانهن سڌو ڳنڍيون ۽ اشارا شامل ڪيا وڃن. جيڪڏهن مان ڪجهه وساريان (يا ڪو ماڻهو) ڪٿي، لکو ۽ مان ان کي درست ڪندس.
تعارف
هن باب ۾، اسين مختصر طور تي ڏسنداسين ته ڪوانٽم دور ڪيئن شروع ٿيو، ڪوانٽم ڪمپيوٽر جي خيال جو محرڪ ڪهڙو سبب هو، جيڪي (ڪهڙا ملڪ ۽ ڪارپوريشنون) هن وقت هن شعبي ۾ اهم ڪردار ادا ڪن ٿا، ۽ پڻ مختصر طور تي ڳالهائينداسين. quantum ڪمپيوٽنگ جي ترقي جي مکيه هدايتن جي باري ۾.
اهو ڪيئن سڀ شروع ڪيو
ڪوانٽم دور جي شروعاتي نقطي کي 1900 سمجهيو وڃي ٿو، جڏهن ايم پلانڪ پهريون ڀيرو پيش ڪيو. اها توانائي خارج ٿئي ٿي ۽ جذب ٿئي ٿي مسلسل نه، پر الڳ مقدار ۾ (حصو). اهو خيال ان وقت جي ڪيترن ئي نامور سائنسدانن - بوهر، آئن اسٽائن، هئسنبرگ، شروڊنگر پاران ورتو ۽ ترقي ڪئي، جنهن جي نتيجي ۾ آخرڪار اهڙي سائنس جي تخليق ۽ ترقي ڪئي وئي. . سائنس جي طور تي ڪوانٽم فزڪس جي ٺهڻ جي باري ۾ انٽرنيٽ تي تمام سٺو مواد موجود آهي؛ هن مضمون ۾ اسان ان تي تفصيل سان نه ڳالهائينداسين، پر اهو ضروري هو ته ان تاريخ کي ظاهر ڪيو وڃي جڏهن اسان نئين ڪوانٽم دور ۾ داخل ٿياسين.
Quantum physics اسان جي روزمره جي زندگيءَ ۾ ڪيتريون ئي ايجادون ۽ ٽيڪنالاجيون آڻي ڇڏيون آهن، جن کان سواءِ هاڻي اسان جي چوڌاري دنيا جو تصور ڪرڻ مشڪل آهي. مثال طور، هڪ ليزر، جيڪو هاڻي هر هنڌ استعمال ٿئي ٿو، گهريلو سامان (ليزر ليول، وغيره) کان وٺي هاءِ ٽيڪ سسٽم تائين (ليزر وژن جي اصلاح لاءِ، هيلو. ). اهو فرض ڪرڻ منطقي هوندو ته جلد يا بعد ۾ ڪو ماڻهو اهو خيال آڻيندو ته ڇو نه ڪمپيوٽنگ لاءِ ڪوانٽم سسٽم استعمال ڪيو وڃي. ۽ پوء 1980 ع ۾ ٿيو.
وڪيپيڊيا مان ظاهر ٿئي ٿو ته ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ جو پهريون خيال 1980ع ۾ اسان جي سائنسدان يوري منين ظاهر ڪيو هو. پر اهي حقيقت ۾ ان جي باري ۾ ڳالهائڻ شروع ڪيو صرف 1981 ۾، جڏهن مشهور آر ، نوٽ ڪيو ويو آهي ته اهو ناممڪن آهي ته ڪوانٽم سسٽم جي ارتقا کي هڪ ڪلاسيڪل ڪمپيوٽر تي موثر طريقي سان ترتيب ڏيڻ. هن هڪ ابتدائي ماڊل پيش ڪيو ، جنهن کي اهڙي ماڊلنگ ڪرڻ جي قابل ٿي ويندي.
هتي هڪ آهي ، جنهن ۾ وڌيڪ علمي ۽ تفصيل سان سمجهيو ويندو آهي، پر اسان مختصر طور تي اڳتي وڌنداسين:
ڪوانٽم ڪمپيوٽر ٺاهڻ جي تاريخ ۾ اهم سنگ ميل:
- [1994]. پي ساحل. پاران ٺهيل
- [1998]. ٺاهيل
- [2001]. IBM عملدرآمد متعارف ڪرايو نمبر 15 جي توسيع لاءِ
- [2007-2016]. 128-2000 qubits سان ڪمپيوٽر ٺاهي ۽ ترقي ڪري ٿو
- [2012]. ڪيليفورنيا يونيورسٽي ۾ لاڳو
- [2016]. گوگل هڪ 9-qubit ڪمپيوٽر تي
- [2017] (ٽي ايٽم)
- [2019] . ڪلائوڊ ۾ 20-qubit ڪمپيوٽر
- [2019] . 53 ڪوبٽ ڪمپيوٽر. ?
جيئن توهان ڏسي سگهو ٿا، 17 سال گذري ويا آهن (1981 کان 1998 تائين) خيال جي لمحن کان وٺي ڪمپيوٽر ۾ ان جي پهرين عمل درآمد تائين 2 qubits سان، ۽ 21 سال (1998 کان 2019 تائين) جيستائين ڪوبٽس جو تعداد 53 تائين وڌي ويو. 11 سال لڳا (2001 کان 2012 تائين) شور جي الگورتھم جي نتيجن کي بهتر ڪرڻ ۾ (اسان ان کي ٿوري دير سان تفصيل سان ڏسنداسين) نمبر 15 کان 21 تائين. پڻ، صرف ٽي سال اڳ اسان ان نقطي تي آيا آهيون. جنهن تي فينمن جي ڳالهه ڪئي ان تي عمل ڪرڻ، ۽ آسان ترين جسماني نظام کي ماڊل ڪرڻ سکو.
ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ جي ترقي سست آهي. سائنسدانن ۽ انجنيئرن کي تمام مشڪل ڪمن کي منهن ڏيڻو پوي ٿو، ڪوانٽم رياستون تمام ٿوري وقت واريون ۽ نازڪ هونديون آهن ۽ انهن کي ڪافي عرصي تائين محفوظ رکڻ لاءِ انهن کي حساب ڪتاب ڪرڻ لاءِ لکين ڊالرن جي خرچ سان سرڪوفگي ٺاهڻي پوندي آهي، جنهن ۾ گرمي پد کي برقرار رکيو ويندو آهي. بلڪل صفر کان مٿي، ۽ جيڪي وڌ ۾ وڌ خارجي اثرن کان محفوظ آهن. اڳيون اسان انهن ڪمن ۽ مسئلن بابت وڌيڪ تفصيل سان ڳالهائينداسين.
معروف رانديگر
ھن حصي لاءِ سلائڊ مضمون مان ورتا ويا آھن ، محقق کان Alexey Fedorov. مون کي توهان کي سڌو اقتباس ڏيو:
سڀ ٽيڪنالاجي ڪامياب ملڪ هن وقت فعال طور تي ڪوانٽم ٽيڪنالاجيز کي ترقي ڪري رهيا آهن. هن تحقيق ۾ وڏي پئماني تي سيڙپڪاري ڪئي پئي وڃي، ۽ ڪوانٽم ٽيڪنالاجيز جي مدد لاءِ خاص پروگرام ٺاهيا پيا وڃن.
نه رڳو رياستون، پر پرائيويٽ ڪمپنيون به ڪوانٽم ريس ۾ حصو وٺي رهيون آهن. مجموعي طور تي، گوگل، آءِ بي ايم، انٽيل ۽ مائڪروسوفٽ تازو ئي ڪوانٽم ڪمپيوٽرن جي ترقي ۾ اٽڪل 0,5 بلين ڊالر خرچ ڪيا آهن ۽ وڏيون ليبارٽريون ۽ تحقيقي مرڪز ٺاهيا آهن.
هبري ۽ انٽرنيٽ تي ڪيترائي مضمون آهن، مثال طور، , и ، جنهن ۾ مختلف ملڪن ۾ مقداري ٽيڪنالاجيز جي ترقي سان معاملن جي موجوده حالت کي وڌيڪ تفصيل سان جانچيو وڃي ٿو. هاڻي اسان لاءِ بنيادي شيءِ اها آهي ته سڀ معروف ٽيڪنالاجي ترقي يافته ملڪ ۽ رانديگر ان طرف تحقيق ۾ وڏي پئماني تي سيڙپڪاري ڪري رهيا آهن ، جيڪو موجوده ٽيڪنالاجي تعطل مان نڪرڻ جي اميد ڏي ٿو.
ترقياتي هدايتون
هن وقت (مان غلط ٿي سگهان ٿو، مهرباني ڪري مون کي درست ڪريو)، سڀني معروف رانديگرن جون بنيادي ڪوششون (۽ گهٽ يا گهٽ اهم نتيجا) ٻن علائقن ۾ مرڪوز آهن:
- خاص ڪوانٽم ڪمپيوٽر، جنهن جو مقصد هڪ مخصوص مخصوص مسئلو حل ڪرڻ آهي، مثال طور، هڪ اصلاحي مسئلو. هڪ پراڊڪٽ جو هڪ مثال آهي D-Wave ڪوانٽم ڪمپيوٽر.
- يونيورسل ڪوانٽم ڪمپيوٽر - جيڪي قابليت وارا ڪوانٽم الگورتھم (Shor، Grover، وغيره) کي لاڳو ڪرڻ جي قابل آھن. IBM، گوگل کان لاڳو.
ترقي جا ٻيا ویکٹر جيڪي ڪوانٽم فزڪس اسان کي ڏئي ٿو، جهڙوڪ:
- جي بنياد جي طور تي
- ۽ گهڻو ڪجهه
يقينن، اهو پڻ تحقيق جي علائقن جي فهرست تي آهي، پر في الحال اتي ڪو به گهٽ يا گهٽ اهم نتيجو نظر نٿو اچي.
اضافي طور تي توهان پڙهي سگهو ٿا خير، گوگل“"، مثال طور، , и .
بنياديات. ڪوانٽم اعتراض ۽ ڪوانٽم سسٽم
هن حصي مان سمجهڻ لاء سڀ کان اهم شيء آهي ته
ڪوانٽم ڪمپيوٽر (معمول جي برعڪس) معلومات جي نگراني طور استعمال ڪري ٿو quantum شيون, ۽ ڳڻپيوڪر ڪرڻ لاء، مقدار جي شين کي ڳنڍيل هجڻ گهرجي مقدار جو نظام.
quantum اعتراض ڇا آهي؟
ڪوانٽم اعتراض - مائڪرو ورلڊ (ڪانٽم ورلڊ) جو هڪ اعتراض جيڪو ڏيکاري ٿو ڪوانٽم ملڪيت:
- ٻن حدن جي سطحن سان ھڪڙي بيان ڪيل رياست آھي
- ماپ جي لمحي تائين ان جي حالت جي اعلي پوزيشن ۾ آهي
- ڪوانٽم سسٽم ٺاهڻ لاءِ پاڻ کي ٻين شين سان ڳنڍي ٿو
- غير ڪلوننگ نظريي کي مطمئن ڪري ٿو (هڪ شئي جي حالت نقل نه ٿي ڪري سگھجي)
اچو ته هر ملڪيت کي وڌيڪ تفصيل سان ڏسو:
ٻن حدن جي سطحن سان ھڪڙي بيان ڪيل رياست آھي (آخري رياست)
هڪ کلاسک حقيقي دنيا جو مثال هڪ سڪو آهي. ان ۾ هڪ ”پاسيري“ رياست آهي، جيڪا ٻن حدن جي سطحن تي ٿيندي آهي - ”سر“ ۽ ”دم“.
ماپ جي لمحي تائين ان جي حالت جي اعلي پوزيشن ۾ آهي
هنن هڪ سڪو اڇلايو، اهو اڏامي ٿو ۽ ڦري ٿو. جڏهن اهو گردش ڪري رهيو آهي، اهو چوڻ ناممڪن آهي ته ڪهڙي حد جي سطحن ۾ ان جي "پاسي" رياست واقع آهي. پر جيئن ئي اسان ان کي گهٽائي ڇڏيندا آهيون ۽ نتيجي تي نظر وجهون ٿا ته رياستن جو سپرپوزيشن فوري طور تي ٻن حدن واري رياستن مان هڪ ۾ ٽڪرائجي وڃي ٿو - ”سر“ ۽ ”دم“. اسان جي صورت ۾ هڪ سڪا Slapping هڪ ماپ آهي.
ڪوانٽم سسٽم ٺاهڻ لاءِ پاڻ کي ٻين شين سان ڳنڍي ٿو
اهو هڪ سکن سان ڏکيو آهي، پر اچو ته ڪوشش ڪريون. تصور ڪريو ته اسان ٽن سڪن کي اڇلايو ته جيئن اهي هڪ ٻئي سان چمڪندا رهن، هي سکن سان جڙيل آهي. وقت جي هر لمحي ۾، نه رڳو انهن مان هر هڪ رياستن جي هڪ اعلي پوزيشن ۾ آهي، پر اهي رياستون هڪ ٻئي تي اثر انداز ڪن ٿا (سڪي ٽڪرا).
غير ڪلوننگ نظريي کي مطمئن ڪري ٿو (هڪ شئي جي حالت نقل نه ٿي ڪري سگھجي)
جڏهن ته سڪا اڏامي رهيا آهن ۽ گھمندا آهن، اتي ڪو به طريقو ناهي ته اسان ڪنهن به سڪن جي گھمڻ واري حالت جي ڪاپي ٺاهي سگهون ٿا، سسٽم کان الڳ. سسٽم پنهنجي اندر ۾ رهي ٿو ۽ ٻاهرين دنيا کي ڪا به معلومات جاري ڪرڻ ۾ تمام گهڻو حسد آهي.
خود تصور جي باري ۾ چند وڌيڪ لفظ "مٿيون"، تقريبن سڀني مضمونن ۾ سپرپوزيشن جي وضاحت ڪئي وئي آهي "سڀني رياستن ۾ ساڳئي وقت آهي"، جيڪو، يقينا، سچ آهي، پر ڪڏهن ڪڏهن غير ضروري طور تي مونجهارو. رياستن جي هڪ سپر پوزيشن کي حقيقت طور تصور ڪري سگهجي ٿو ته وقت جي هر لمحي تي ڪوانٽم اعتراض ان جي هر هڪ حد جي سطح ۾ ٽٽڻ جا ڪجهه امڪان آهن، ۽ مجموعي طور تي اهي امڪان قدرتي طور 1 جي برابر آهن.. بعد ۾، جڏهن ڪوبٽ تي غور ڪندي، اسان ان تي وڌيڪ تفصيل سان غور ڪنداسين.
سڪن لاءِ، اهو تصور ڪري سگهجي ٿو - ابتدائي رفتار، ٽاس جي زاويه، ماحول جي حالت جنهن ۾ سڪو اڏامي رهيو آهي، هر لمحي ۾ ”سر“ يا ”دم“ حاصل ڪرڻ جو امڪان مختلف هوندو آهي. ۽، جيئن اڳ ۾ ذڪر ڪيو ويو آهي، اهڙي اڏامندڙ سڪي جي حالت تصور ڪري سگهجي ٿي ته ”هڪ ئي وقت پنهنجي سمورين سرحدن ۾ هجڻ، پر انهن جي عمل جي مختلف امڪانن سان“.
ڪا به شئي جنهن لاءِ مٿي ڏنل ملڪيتون ملن ٿيون ۽ جنهن کي اسين ٺاهي ۽ ڪنٽرول ڪري سگهون ٿا، ان کي ڪوانٽم ڪمپيوٽر ۾ انفارميشن ڪيريئر طور استعمال ڪري سگهجي ٿو.
ٿورڙو اڳتي اسان موجوده حالتن جي باري ۾ ڳالهائينداسين qubits جي جسماني عمل سان ڪوانٽم آبجیکٹ جي طور تي، ۽ سائنسدان جيڪي هن صلاحيت ۾ استعمال ڪري رهيا آهن.
تنهنڪري ٽيون ملڪيت ٻڌائي ٿو ته ڪوانٽم شيون ڪوانٽم سسٽم ٺاهڻ لاءِ entangled ٿي سگهن ٿيون. هڪ quantum نظام ڇا آهي؟
ڪوانٽم سسٽم - هيٺ ڏنل خاصيتن سان گڏ ڀريل ڪوانٽم شين جو هڪ نظام:
- ڪوانٽم سسٽم انهن شين جي مڙني ممڪن حالتن جي سپرپوزيشن ۾ هوندو آهي جن تي اهو مشتمل هوندو آهي
- اهو ناممڪن آهي ته سسٽم جي حالت کي ماپ جي وقت تائين ڄاڻڻ
- ماپ جي وقت تي، سسٽم ان جي حدن جي رياستن جي ممڪن مختلف قسمن مان هڪ کي لاڳو ڪري ٿو
(۽، ٿورو اڳتي ڏسندي)
quantum پروگرامن لاء corollary:
- ڪوانٽم پروگرام ۾ ان پٽ تي سسٽم جي هڪ ڏنل حالت هوندي آهي، اندر هڪ سپر پوزيشن، آئوٽ پٽ تي هڪ سپر پوزيشن
- ماپ کان پوء پروگرام جي پيداوار تي اسان وٽ ممڪن آهي ته سسٽم جي ممڪن حتمي رياستن مان هڪ جو امڪاني عمل (اضافي ممڪن غلطيون)
- ڪنهن به ڪوانٽم پروگرام ۾ چمني آرڪيٽيڪچر هوندو آهي (انپٽ -> آئوٽ. ڪو به لوپ نه هوندو آهي، توهان پروسيس جي وچ ۾ سسٽم جي حالت نه ڏسي سگهو ٿا.)
ڪوانٽم ڪمپيوٽر جو مقابلو ۽ هڪ روايتي ڪمپيوٽر
اچو ته هاڻي هڪ روايتي ڪمپيوٽر ۽ هڪ ڪوانٽم جو مقابلو ڪريون.
| باقاعده ڪمپيوٽر | ڪوانٽم ڪمپيوٽر | |
|
منطقون
|
0 / 1 | `a|0> + b|1>، a^2+b^2=1` |
|
فزڪس
|
سيمي ڪنڊڪٽر ٽرانزسٽر | ڪوانٽم اعتراض |
|
ميڊيا ڪيريئر
|
وولٹیج جي سطح | پولرائزيشن، گھمڻ، ... |
|
آپريشن
|
نه، ۽، يا، XOR بٽ مٿان | والوز: CNOT، Hadamard، ... |
|
تعلق
|
سيمي ڪنڊڪٽر چپ | هڪ ٻئي سان مونجهارو |
|
الگورتھم
|
معياري (ڏسو وائپ) | خاص (ڪنهن، گروور) |
|
اصول
|
ڊجيٽل، مقرري | اينالاگ، امڪاني |
منطق جي سطح
باقاعده ڪمپيوٽر ۾ اهو ٿورڙو آهي. چڱيء طرح اسان جي ذريعي ۽ ذريعي سڃاتو وڃي ٿو مقرراتي بٽ. يا ته 0 يا 1 جي قيمت وٺي سگھي ٿو. اهو مڪمل طور تي ڪردار سان نقل ڪري ٿو منطقي يونٽ هڪ باقاعده ڪمپيوٽر لاء، پر رياست کي بيان ڪرڻ لاء مڪمل طور تي نا مناسب آهي مقدار جو اعتراض، جيڪو، جيئن اسان اڳ ۾ ئي چيو آهي، جهنگلي ۾ واقع آهيانهن جي حدن جي رياستن جي اعلي پوزيشن.
اھو اھو آھي جيڪو انھن سان گڏ آيو . ان جي حدن واري رياستن ۾ اهو 0 ۽ 1 جهڙيون رياستون محسوس ڪري ٿو ، ۽ سپر پوزيشن ۾ نمائندگي ڪري ٿو امڪاني تقسيم ان جي حدن جي رياستن تي |0> и |1>:
a|0> + b|1>, такое, что a^2+b^2=1a ۽ b جي نمائندگي ڪن ٿا ، ۽ انهن جي ماڊيول جا اسڪوائر حد جي رياستن جي بلڪل اهڙي قدر حاصل ڪرڻ جا حقيقي امڪان آهن |0> и |1>, جيڪڏھن توھان ھاڻي ماپ سان ڪوبٽ کي ختم ڪريو.
جسماني پرت
ترقي جي موجوده ٽيڪنيڪي سطح تي، هڪ روايتي ڪمپيوٽر لاء بيٽ جي جسماني عمل درآمد آهي semiconductor transistor، مقدار لاءِ، جيئن اسان اڳ ۾ چيو آهي، ڪو به مقداري شئي. ايندڙ حصي ۾ اسان ان بابت ڳالهائينداسين جيڪو هن وقت ڪائوٽس لاءِ فزيڪل ميڊيا طور استعمال ڪيو ويندو آهي.
اسٽوريج وچولي
هڪ باقاعده ڪمپيوٽر لاء هي آهي بجلي - وولٹیج جي سطح، موجوده جي موجودگي يا غير موجودگي، وغيره، مقدار لاء - ساڳيو ڪوانٽم شئي جي حالت (پولرائيزيشن جي هدايت، اسپن، وغيره)، جيڪا شايد سپر پوزيشن جي حالت ۾ هجي.
آپريشن
باقاعده ڪمپيوٽر تي منطق سرڪٽ کي لاڳو ڪرڻ لاء، اسان استعمال ڪريون ٿا معروف qubits تي آپريشن لاء، اهو ضروري هو ته آپريشن جي مڪمل طور تي مختلف سسٽم سان گڏ، سڏيو ويندو آهي . گيٽس سنگل qubit يا ڊبل qubit ٿي سگهن ٿا، ان تي منحصر آهي ته ڪيترا qubit تبديل ٿي رهيا آهن.
ڪوانٽم گيٽس جا مثال:
اتي هڪ تصور آهي عالمگير والو سيٽ، جيڪي ڪنهن به مقدار جي حساب ڪتاب کي انجام ڏيڻ لاءِ ڪافي آهن. مثال طور، هڪ آفاقي سيٽ ۾ شامل آهي Hadamard دروازو، هڪ مرحلو شفٽ دروازو، هڪ CNOT دروازو، ۽ هڪ π⁄8 دروازو. انهن جي مدد سان، توهان qubits جي هڪ خودمختيار سيٽ تي ڪو به مقدار جي حساب سان انجام ڏئي سگهو ٿا.
هن آرٽيڪل ۾ اسان ڪوانٽم گيٽس جي سسٽم تي تفصيل سان نه رهنداسين؛ توهان انهن بابت وڌيڪ پڙهي سگهو ٿا ۽ qubits تي منطقي آپريشن، مثال طور، . ياد رکڻ لاء بنيادي شيء:
- ڪوانٽم شين تي آپريشنن لاءِ نوان منطقي آپريٽرز (ڪانٽم گيٽس) ٺاهڻ جي ضرورت آهي.
- ڪوانٽم گيٽس سنگل ڪوبٽ ۽ ڊبل ڪوبٽ قسمن ۾ اچن ٿا.
- دروازن جا آفاقي سيٽ آهن جيڪي ڪنهن به مقدار جي حساب ڪتاب کي انجام ڏيڻ لاءِ استعمال ڪري سگھجن ٿا
تعلق
هڪ ٽرانزيسٽر اسان لاءِ مڪمل طور تي بيڪار آهي؛ حساب ڪرڻ لاءِ اسان کي ڪيترن ئي ٽرانزسٽرن کي هڪ ٻئي سان ڳنڍڻ جي ضرورت آهي، يعني لکين ٽرانزسٽرن مان هڪ سيمي ڪنڊڪٽر چپ ٺاهيو جنهن تي منطقي سرڪٽس ٺاهي سگهجن، ۽، آخرڪار، هڪ جديد پروسيسر حاصل ڪريو ان جي کلاسک فارم ۾.
ھڪڙو ڪوبٽ پڻ اسان لاء مڪمل طور تي بيڪار آھي (چڱو، جيڪڏھن صرف علمي اصطلاحن ۾)
ڳڻپ ڪرڻ لاءِ اسان کي qubits جي سسٽم جي ضرورت آهي (ڪانٽم آبجڪس)
جنهن کي، جيئن اسان اڳي ئي چيو آهي، هڪ ٻئي سان ڪوبٽس کي ڳنڍڻ سان ٺاهيا ويا آهن ته جيئن انهن جي رياستن ۾ تبديليون هڪ مربوط انداز ۾ ٿين.
الگورتھم
معياري الگورتھم جيڪي انسانيت اڄ تائين گڏ ڪيا آھن اھي مڪمل طور تي ڪوانٽم ڪمپيوٽر تي عمل ڪرڻ لاءِ نا مناسب آھن. ها، عام طور تي ڪا ضرورت ناهي. ڪوانٽم ڪمپيوٽرن کي گيٽ لاجڪ اوور ڪوبٽس جي بنياد تي مڪمل طور تي مختلف الگورٿمز، ڪوانٽم الگورٿم ٺاهڻ جي ضرورت آهي. سڀ کان وڌيڪ سڃاتل ڪوانٽم الگورتھم مان، ٽن کي فرق ڪري سگهجي ٿو:
- (عامل ڪرڻ)
- (غير ترتيب واري ڊيٽابيس ۾ جلدي ڳولا)
- (سوال جو جواب، مسلسل يا متوازن فعل)
اصول
۽ سڀ کان اهم فرق آپريٽنگ اصول آهي. هڪ معياري ڪمپيوٽر لاء هي آهي ڊجيٽل، سختي سان طئي ڪرڻ وارو اصول، ان حقيقت جي بنياد تي ته جيڪڏهن اسان سسٽم جي ڪجهه شروعاتي حالت قائم ڪريون ۽ ان کي ڏنل الگورٿم مان گذريو، ته پوءِ حسابن جو نتيجو ساڳيو ئي هوندو، چاهي اسان هن حساب کي ڪيترا ڀيرا هلايون. دراصل، هي رويو بلڪل اهو آهي جيڪو اسان ڪمپيوٽر کان توقع ڪندا آهيون.
ڪوانٽم ڪمپيوٽر هلندي آهي analogue، امڪاني اصول. ڏنل ابتدائي حالت ۾ ڏنل الگورتھم جو نتيجو آھي امڪاني تقسيم مان نمونو الورورٿم جي حتمي نفاذ ۽ ممڪن غلطيون.
ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ جي اها امڪاني نوعيت ڪوانٽم دنيا جي انتهائي امڪاني جوهر جي ڪري آهي. "خدا ڪائنات سان راند نه ڪندو آهي."پراڻي آئن اسٽائن چيو، پر هن وقت تائين (موجوده سائنسي پيراڊائم ۾) سڀ تجربا ۽ مشاهدا ان جي ابتڙ تصديق ڪن ٿا.
qubits جي جسماني لاڳو
جيئن ته اسان اڳ ۾ ئي چئي چڪا آهيون، ڪوبٽ کي ڪوانٽم شئي جي نمائندگي ڪري سگهجي ٿو، يعني هڪ جسماني شئي جيڪا مٿي بيان ڪيل ڪوانٽم پراپرٽيز کي لاڳو ڪري ٿي. اهو آهي، تقريبن ڳالهائڻ، ڪنهن به جسماني شئي جنهن ۾ ٻه رياستون آهن ۽ اهي ٻه رياستون هڪ سپر پوزيشن جي حالت ۾ آهن ڪوانٽم ڪمپيوٽر ٺاهڻ لاء استعمال ڪري سگهجي ٿو.
"جيڪڏهن اسان هڪ ايٽم کي ٻن مختلف سطحن ۾ وجهي سگهون ٿا ۽ انهن کي ڪنٽرول ڪري سگهون ٿا، ته پوء توهان وٽ هڪ ڪوبٽ آهي. جيڪڏهن اسان اهو ڪري سگهون ٿا هڪ آئن سان، اهو هڪ qubit آهي. اهو ساڳيو حال سان آهي. جيڪڏهن اسان ان کي هڪ ئي وقت ۾ گھڙيءَ جي طرف ۽ ان جي مقابلي ۾ هلون ٿا، ته توهان وٽ هڪ qubit آهي.
ڪري سگهو ٿا к ، جنهن ۾ qubit جي جسماني عملن جي موجوده قسم کي وڌيڪ تفصيل سان سمجهيو ويندو آهي، اسان صرف سڀ کان وڌيڪ مشهور ۽ عام فهرست ڪنداسين:
- ۽ ٻيا ڪيترائي ڌاريا خيال (anions، وغيره)
هن سڀني تنوع مان، سڀ کان وڌيڪ ترقي يافته qubits حاصل ڪرڻ جو پهريون طريقو آهي، جنهن جي بنياد تي . , , ۽ ٻيا معروف رانديگر ان کي استعمال ڪن ٿا انهن جي سسٽم کي تعمير ڪرڻ لاءِ.
خير، وڌيڪ پڙهو ممڪن کان qubits .
بنيادي. ڪوانٽم ڪمپيوٽر ڪيئن ڪم ڪندو آهي
ھن حصي لاءِ مواد (ڪم ۽ تصويرون) مضمون مان ورتا ويا آھن .
تنهن ڪري، تصور ڪريو ته اسان وٽ هيٺيان ڪم آهي:
اتي ٽن ماڻهن جو هڪ گروپ آهي: (A) اندري، (B) ولوديا ۽ (سي) ايريزا. اتي ٻه ٽيڪسيون آهن (0 ۽ 1).
اهو پڻ معلوم ٿئي ٿو ته:
- (الف) اينڊريو، (ب) اولڊيا دوست آهن
- (الف) اندري، (سي) ايريزا دشمن آهن
- (ب) الوديا ۽ (سي) ايرزا دشمن آهن
ٽاسڪ: ماڻهن کي ٽئڪسين ۾ رکو ته جيئن وڌ ۾ وڌ (دوست) и منٽ (دشمن)
درجه بندي: L = (دوستن جو تعداد) - (دشمنن جو تعداد) هر رهائش اختيار لاء
اھم: فرض ڪيو ته ھتي ڪو بھترين نه آھن، ڪو بھتر حل ڪونھي. هن معاملي ۾، مسئلو صرف اختيارن جي مڪمل ڳولا سان حل ڪري سگهجي ٿو.
باقاعده ڪمپيوٽر تي حل
هڪ باقاعده (سپر) ڪمپيوٽر (يا ڪلستر) تي هن مسئلي کي ڪيئن حل ڪرڻ - اهو واضح آهي ته توهان سڀني ممڪن اختيارن جي ذريعي لوپ ڪرڻ جي ضرورت آهي. جيڪڏهن اسان وٽ هڪ ملٽي پروسيسر سسٽم آهي، ته پوءِ اسان ڪيترن ئي پروسيسرز جي حلن جي حساب سان متوازي ڪري سگهون ٿا ۽ پوءِ نتيجا گڏ ڪري سگهون ٿا.
اسان وٽ 2 ممڪن رهائش جا اختيار آھن (ٽيڪسي 0 ۽ ٽيڪسي 1) ۽ 3 ماڻھو. حل جي گنجائش 2^3 = 8. توهان ڪي ڳڻپيوڪر استعمال ڪندي 8 آپشنز ذريعي به وڃي سگهو ٿا، اهو ڪو مسئلو ناهي. هاڻي اچو ته مسئلي کي پيچيده ڪريون - اسان وٽ 20 ماڻهو ۽ ٻه بسون آهن، حل جي جاءِ 2^20 = 1. ڪجھ به نه پيچيده. اچو ته ماڻهن جو تعداد 2.5 ڀيرا وڌايو - 50 ماڻهو ۽ ٻه ٽرينون وٺو، حل جي جڳهه هاڻي آهي 2^50 = 1.12 x 10^15. هڪ عام (سپر) ڪمپيوٽر اڳ ۾ ئي سنجيده مسئلا ڪرڻ شروع ڪيو آهي. اچو ته ماڻهن جو تعداد 2 ڀيرا وڌائي، 100 ماڻهو اسان کي اڳ ۾ ئي ڏينداسين 1.2x10^30 ممڪن اختيارن.
اھو اھو آھي، اھو ڪم مناسب وقت ۾ حساب نه ٿو ڪري سگھجي.
هڪ سپر ڪمپيوٽر سان ڳنڍڻ
هن وقت سڀ کان وڌيڪ طاقتور ڪمپيوٽر جو نمبر 1 آهي ، هي ، پيداوار 122 . اچو ته فرض ڪريون ته اسان کي 100 عملن جي ضرورت آھي ھڪڙي اختيار کي ڳڻڻ لاءِ، پوءِ 100 ماڻھن لاءِ مسئلو حل ڪرڻ لاءِ اسان کي ضرورت پوندي:
(1.2 x 10^30 100) / 122×10^15 / (606024365) = 3 x 10^37 سال.
جيئن اسان ڏسي سگهون ٿا جيئن ته ابتدائي ڊيٽا جو طول و عرض وڌائي ٿو، حل جي جاء طاقت جي قانون جي مطابق وڌندي آهيعام صورت ۾، N بٽس لاءِ اسان وٽ 2^N ممڪن حل جا آپشن آهن، جيڪي نسبتاً ننڍڙن N (100) لاءِ اسان کي اڻ حسابي (موجوده ٽيڪنالاجي سطح تي) حل جي جاءِ ڏين ٿا.
ڇا ڪي متبادل آھن؟ جيئن توهان اندازو لڳايو هوندو، ها، اتي آهي.
پر ان کان اڳ جو اسان ان ۾ وڃون ته ڪئين ۽ ڇو ڪوانٽم ڪمپيوٽر مؤثر طريقي سان حل ڪري سگھن ٿا اهڙن مسئلن کي، اچو ته هڪ لمحو وٺون ته اهي ڇا آهن ان کي ٻيهر حاصل ڪرڻ لاءِ. امڪاني تقسيم. پريشان نه ٿيو، هي هڪ جائزو وٺڻ وارو آرٽيڪل آهي، هتي ڪا به سخت رياضي نه هوندي، اسان هڪ بيگ ۽ بالز سان شاندار مثال سان ڪنداسين.
بس ٿورڙو combinatorics، امڪاني نظريو ۽ هڪ عجيب تجربو ڪندڙ
اچو ته هڪ ٿيلهو وٺو ۽ ان ۾ وجهي 1000 اڇا ۽ 1000 ڪارا گولا. اسان هڪ تجربو ڪنداسين - بال کي ٻاهر ڪڍو، رنگ لکو، بال کي ٿلهي ڏانهن موٽايو ۽ بالن کي بيگ ۾ ملائي.
تجربو 10 ڀيرا ڪيو ويو، 10 ڪارو بال ڪڍيو. ٿي سگهي ٿو؟ ڪافي. ڇا هي نمونو اسان کي ٿلهي ۾ حقيقي ورڇ جو ڪو معقول خيال ڏئي ٿو؟ ظاهر آهي نه. ڇا ڪرڻ جي ضرورت آهي - صحيح، صتجربي کي لکين ڀيرا ورجايو ۽ ڪاري ۽ اڇي بالن جي تعدد کي ڳڻيو. اسان حاصل ڪريون، مثال طور 49.95٪ ڪارو ۽ 50.05٪ اڇو. انهي حالت ۾، تقسيم جي جوڙجڪ جنهن مان اسان نموني (هڪ بال ڪڍو) اڳ ۾ ئي گهٽ يا گهٽ واضح آهي.
بنيادي شيء اهو سمجهڻ آهي تجربو پاڻ ۾ هڪ امڪاني فطرت آهي، ھڪڙي نموني سان (بال) اسان کي تقسيم جي حقيقي ساخت جي خبر نه پوندي، اسان کي ڪيترائي ڀيرا تجربو ورجائڻو پوندو ۽ سراسري نتيجا.
اچو ته ان کي اسان جي ٻلي ۾ شامل ڪريو 10 ڳاڙهو ۽ 10 سائو بال (غلطي). اچو ته تجربو 10 ڀيرا ورجائي. IN5 ڳاڙهو ۽ 5 سائو ڪڍيو. ٿي سگهي ٿو؟ ها. اسان صحيح تقسيم بابت ڪجهه چئي سگهون ٿا - نه. ڇا ڪرڻ جي ضرورت آهي - چڱو، توهان سمجھو.
امڪاني ورڇ جي جوڙجڪ کي سمجھڻ لاءِ، ضروري آھي ته بار بار ھن ورڇ مان انفرادي نتيجن جو نمونو ڪيو وڃي ۽ نتيجن کي اوسط ڪيو وڃي.
نظريي کي عملي سان ڳنڍڻ
ھاڻي ڪاري ۽ اڇي بالن جي بدران بلئرڊ بالز وٺون ۽ انھن کي ٿانوَ ۾ وجھون نمبر 1000 سان 2 بالون، نمبر 1000 سان 7 ۽ ٻين نمبرن سان 10 بالون. اچو ته تصور ڪريون هڪ تجربيڪار جيڪو تمام آسان عملن ۾ تربيت يافته آهي (هڪ بال ڪڍو، نمبر لکو، بال کي واپس ٿيلهي ۾ وجهي، بالن کي بيگ ۾ ملايو) ۽ هو اهو ڪم 150 مائڪرو سيڪنڊن ۾ ڪري ٿو. خير، رفتار تي اهڙو تجربو ڪندڙ (نه دوا جو اشتهار!!!). پوءِ 150 سيڪنڊن ۾ هو اسان جو تجربو 1 ملين ڀيرا انجام ڏئي سگهندو ۽ اسان کي سراسري نتيجا ڏيو.
انهن تجربيڪار کي هيٺ ويهاريو، کيس هڪ ٿيلهو ڏنو، ڦري ويا، 150 سيڪنڊن جو انتظار ڪيو ۽ وصول ڪيو:
نمبر 2 - 49.5٪، نمبر 7 - 49.5٪، باقي انگ مجموعي ۾ - 1٪.
ها اهو صحيح آهي، اسان جو ٿيلهو هڪ ڪوانٽم ڪمپيوٽر آهي جيڪو هڪ الگورٿم سان آهي جيڪو اسان جو مسئلو حل ڪري ٿو، ۽ بالز ممڪن حل آهن. ڇو ته اتي ٻه صحيح حل آهن، پوء ڪوانٽم ڪمپيوٽر اسان کي انهن مان ڪو به ممڪن حل ڏيندو برابر امڪان سان، ۽ 0.5٪ (10/2000) غلطيون، جنهن بابت اسان بعد ۾ ڳالهائينداسين.
ڪوانٽم ڪمپيوٽر جو نتيجو حاصل ڪرڻ لاءِ، توهان کي هڪ ئي ان پٽ ڊيٽا سيٽ تي ڪوانٽم الورورٿم کي ڪيترائي ڀيرا هلائڻو پوندو ۽ نتيجو کي اوسط ڪرڻو پوندو.
ڪوانٽم ڪمپيوٽر جي اسڪاليبلٽي
هاڻي تصور ڪريو ته هڪ ڪم لاءِ جنهن ۾ 100 ماڻهو شامل آهن (حل جي جاء 2 ^ 100 اسان کي ياد آهي)، اتي پڻ صرف ٻه صحيح فيصلا آهن. پوءِ، جيڪڏهن اسان 100 ڪوبٽس وٺون ٿا ۽ هڪ الگورٿم لکون ٿا جيڪو حساب ڪري ٿو اسان جي مقصدي فنڪشن (L، مٿي ڏسو) انهن qubits تي، پوءِ اسان کي هڪ ٿلهو ملندو جنهن ۾ 1000 بالز هوندا جنهن ۾ پهرين صحيح جواب جو تعداد 1000 هوندو. ٻئين صحيح جوابن جو تعداد ۽ ٻين نمبرن سان گڏ 10 بالون. ۽ ساڳئي 150 سيڪنڊن ۾ اسان جو تجربو ڪندڙ اسان کي صحيح جوابن جي امڪاني تقسيم جو اندازو لڳائيندو..
ڪوانٽم الورورٿم جي عمل جو وقت (ڪجهه مفروضن سان) مسلسل O(1) سمجهي سگهجي ٿو حل واري جاءِ (2^N) جي طول و عرض جي حوالي سان.
۽ اهو خاص طور تي ڪوانٽم ڪمپيوٽر جي ملڪيت آهي - هلندڙ وقت جي تسلسل وڌندڙ طاقت جي قانون جي پيچيدگي جي سلسلي ۾ حل جي جڳهه جي اهم آهي.
Qubit ۽ متوازي دنيا
اهو ڪيئن ٿو ٿئي؟ ڇا هڪ ڪوانٽم ڪمپيوٽر کي ايترو جلدي حساب ڪتاب ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿو؟ اهو سڀ ڪجهه qubit جي مقدار جي فطرت بابت آهي.
ڏسو، اسان چيو آهي ته ڪوبٽ هڪ ڪوانٽم شئي وانگر آهي ان جي ٻن رياستن مان هڪ کي محسوس ڪري ٿو جڏهن مشاهدو ڪيو ويو آهي، پر "جهنگلي فطرت" ۾ اهو آهي رياستن جي اعلي پوزيشن، اهو آهي، اهو هڪ ئي وقت ان جي ٻنهي حدن واري رياستن ۾ آهي (ڪجهه امڪان سان).
اچو ته وٺون (الف) اندريا ۽ تصور ڪريو ان جي حالت (ڪھڙي گاڏي ۾ اھو آھي - 0 يا 1) ھڪڙي qubit وانگر. پوء اسان وٽ آهي (ڪانٽم خلا ۾) ٻه متوازي دنيا، هڪ ۾ (الف) ٽيڪسي ۾ ويھي 0، ٻي دنيا ۾ - ٽيڪسي 1 ۾. هڪ ئي وقت ٻن ٽيڪسين ۾، پر مشاهدي دوران انهن مان هر هڪ ۾ ڳولڻ جي ڪجهه امڪان سان.
اچو ته وٺون (ب) جوان ۽ اچو ته تصور ڪريون ان جي حالت کي ڪوبٽ. ٻه ٻيا متوازي دنيا پيدا ٿين ٿا. پر هينئر لاءِ اهي جوڙا دنيا جا (الف) и (اي ٽي) هرگز نه ڪريو. ٺاهڻ لاء ڇا ڪرڻ جي ضرورت آهي لاڳاپيل سسٽم؟ اھو صحيح آھي، اسان کي انھن ڪائوٽس جي ضرورت آھي ڳنڍڻ (الجھائڻ). اسان ان کي وٺو ۽ ان کي پريشان ڪريون (A) سان گڏ (B) - اسان کي ٻن qubits جو ڪوانٽم سسٽم ملي ٿو (الف، ب) پاڻ کي چار سمجهڻ هڪٻئي تي منحصر متوازي دنيا. شامل ڪريو (س) ارجي ۽ اسان کي ٽن qubits جو هڪ نظام حاصل (ABC) اٺ تي عملدرآمد هڪٻئي تي منحصر متوازي دنيا.
ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ جو جوهر (ڪانٽم گيٽس جي هڪ زنجير جو جڙيل ڪوبٽس جي سسٽم تي عمل ڪرڻ) اها حقيقت آهي ته حساب ڪتاب هڪ ئي وقت سڀني متوازي دنيان ۾ ٿئي ٿو.
۽ اهو مسئلو ناهي ته انهن مان ڪيترا اسان وٽ آهن، 2 ^ 3 يا 2 ^ 100، ڪوانٽم الورورٿم انهن سڀني متوازي دنيان تي محدود وقت ۾ مڪمل ڪيو ويندو ۽ اسان کي ھڪڙو نتيجو ڏيندو، جيڪو الگورتھم جي جوابن جي امڪاني تقسيم مان ھڪڙو نمونو آھي.
بهتر سمجھڻ لاء، ھڪڙو تصور ڪري سگھي ٿو ڪوانٽم ليول تي ڪوانٽم ڪمپيوٽر 2^N متوازي حل واري عمل کي هلائي ٿو، جن مان هر هڪ ممڪن آپشن تي ڪم ڪري ٿو، پوء ڪم جي نتيجن کي گڏ ڪري ٿو - ۽ اسان کي جواب ڏئي ٿو حل جي سپر پوزيشن جي صورت ۾ (جوابن جي امڪاني ورڇ)، جنهن مان اسان هڪ نموني هر ڀيري (هر تجربي لاءِ).
اسان جي تجربيڪار طرفان گھربل وقت ياد رکو (150 µs) تجربي کي انجام ڏيڻ لاءِ، اهو اسان لاءِ ٿورو اڳتي مفيد ٿيندو، جڏهن اسان ڪوانٽم ڪمپيوٽرن جي بنيادي مسئلن ۽ ڊيڪورنس ٽائيم بابت ڳالهائينداسين.
Quantum algorithms
جيئن اڳ ۾ ئي ذڪر ڪيو ويو آهي، بائنري منطق تي ٻڌل روايتي الگورتھم ڪوانٽم ڪمپيوٽر تي ڪوانٽم منطق (ڪانٽم گيٽس) استعمال ڪندي لاڳو نه هوندا آهن. هن لاءِ، ضروري هو ته نوان نوان ٺاهيا وڃن جيڪي ڪمپيوٽنگ جي ڪوانٽم فطرت ۾ موجود امڪاني صلاحيت کي مڪمل طور تي استعمال ڪن.
اڄ سڀ کان وڌيڪ مشهور الگورتھم آهن:
ڪلاسيڪل وارن جي برعڪس، ڪوانٽم ڪمپيوٽر آفاقي نه آهن.
هينئر تائين صرف ٿورڙي تعداد ۾ ڪوانٽم الگورتھم مليا آهن.
Спасибо جي لنڪ لاء ، هڪ هنڌ جتي، ليکڪ جي مطابق ()، quantum-algorithmic دنيا جا بهترين نمائندا گڏ ڪيا ويا آهن ۽ گڏ ڪرڻ جاري آهن.
هن آرٽيڪل ۾ اسان تفصيل سان ڪوانٽم الگورتھم جو تجزيو نه ڪنداسين؛ انٽرنيٽ تي تمام گهڻو مواد موجود آهن پيچيدگي جي ڪنهن به سطح لاءِ، پر اسان کي اڃا تائين مختصر طور تي ٽن مشهور ترين شين تي وڃڻ جي ضرورت آهي.
شور جي الگورتھم.
سڀ کان وڌيڪ مشهور quantum algorithm آهي (1994 ۾ انگريز رياضي دان پاران ايجاد ڪيو ويو )، جنهن جو مقصد فيڪٽرنگ نمبرن جي مسئلي کي پرائم فڪٽرز ۾ حل ڪرڻ آهي (فیکٹريائيزيشن جو مسئلو، ڊسڪريٽ لوگارٿم).
اھو اھو الورورٿم آھي جنھن کي مثال طور بيان ڪيو ويو آھي جڏھن اھي لکن ٿا ته توھان جا بئنڪنگ سسٽم ۽ پاسورڊ جلد ئي ھيڪ ٿي ويندا. انهي ڳالهه تي غور ڪندي ته اڄ استعمال ٿيل چابيون جي ڊيگهه 2048 بٽ کان گهٽ ناهي، ڪيپ جو وقت اڃا تائين نه آيو آهي.
تاريخ تائين، معمولي کان وڌيڪ. شور جي الگورٿم سان بهترين فيڪٽريائيزيشن جا نتيجا - نمبر и ، جيڪو 2048 بٽ کان گهڻو گهٽ آهي. ٽيبل مان باقي نتيجن لاء، هڪ مختلف حساب، پر اڃا به بهترين نتيجو هن الگورتھم جي مطابق (291311) حقيقي ايپليڪيشن کان تمام پري آهي.
توهان شور جي الگورتھم بابت وڌيڪ پڙهي سگهو ٿا، مثال طور،. عملي عمل جي باري ۾ - .
مان هڪ 2048-بٽ نمبر کي فيڪٽر ڪرڻ جي پيچيدگي ۽ گهربل طاقت هڪ ڪمپيوٽر سان گڏ آهي . اسان آرام سان سمهندا آهيون.
گروور جي الگورتھم
- ڳڻپ جي مسئلي کي حل ڪرڻ، يعني مساوات جو حل ڳولڻ F(X) = 1، جتي F آهي от n متغير هڪ آمريڪي رياضي دان پاران تجويز ڪيل هئي в .
Grover جي الگورتھم کي ڳولڻ لاء استعمال ڪري سگھجي ٿو и نمبر سيريز. ان کان سواء، ان کي حل ڪرڻ لاء استعمال ڪري سگهجي ٿو ڪيترن ئي ممڪن حلن جي وچ ۾ هڪ جامع ڳولا ذريعي مسئلا. اهو ڪلاسيڪل الگورتھم جي مقابلي ۾ هڪ اهم رفتار وڌائي سگھي ٿو، جيتوڻيڪ مهيا ڪرڻ کان سواء "" عام طور تي.
توهان وڌيڪ پڙهي سگهو ٿايا . اڃا تائين بڪس ۽ بال جي مثال کي استعمال ڪندي الورورٿم جي سٺي وضاحت آهي، پر، بدقسمتي سان، ڪنهن جي ڪنٽرول کان ٻاهر جي سببن لاء، هي سائيٽ روس کان مون لاء نه کليل آهي. جيڪڏهن توهان وٽ آهي پڻ بند ٿيل آهي، تنهنڪري هتي هڪ مختصر خلاصو آهي:
گروور جي الگورتھم. تصور ڪريو ته توھان وٽ آھن N ٽڪرا بند ٿيل دٻي جا. اهي سڀ خالي آهن سواءِ هڪ، جنهن ۾ هڪ بال آهي. توهان جو ڪم: باڪس جو نمبر ڳولهيو جنهن ۾ بال واقع آهي (هي اڻڄاتل نمبر اڪثر ڪري خط w ذريعي ظاهر ڪيو ويندو آهي).
ڪيئن هن مسئلي کي حل ڪرڻ لاء؟ سڀ کان بيوقوف طريقو اهو آهي ته موڙ وٺي دٻي کي کوليو، ۽ جلدي يا بعد ۾ توهان کي بال سان گڏ هڪ دٻي ۾ ايندي. سراسري طور تي، بال سان گڏ هڪ باڪس ڳولڻ کان پهريان ڪيترا دٻي چيڪ ڪرڻ جي ضرورت آهي؟ سراسري طور تي، توهان کي N/2 باڪس جي اڌ جي باري ۾ کولڻ جي ضرورت آهي. هتي بنيادي ڳالهه اها آهي ته جيڪڏهن اسان باڪسن جي تعداد کي 100 ڀيرا وڌائينداسين ته پوءِ باڪس جو سراسري تعداد جنهن کي بال سان گڏ باڪس ملڻ کان اڳ کولڻ جي ضرورت آهي، اهو به ساڳيو 100 ڀيرا وڌي ويندو.
هاڻي اچو ته هڪ وڌيڪ وضاحت ڪريون. اچو ته پاڻ پنهنجي هٿن سان دٻي کي نه کوليون ۽ هر هڪ ۾ هڪ بال جي موجودگي جي جانچ ڪريون، پر هڪ خاص وچولي آهي، اچو ته ان کي سڏين ٿا Oracle. اسان Oracle کي چئون ٿا، "چيڪ باڪس نمبر 732،" ۽ Oracle ايمانداري سان چيڪ ڪري ٿو ۽ جواب ڏئي ٿو، "باڪس نمبر 732 ۾ ڪو بال ناهي." هاڻي، اهو چوڻ بدران ته اسان کي سراسري طور ڪيترا دٻا کولڻ گهرجن، اسان چئون ٿا ته ”بال سان گڏ باڪس جو تعداد معلوم ڪرڻ لاءِ اسان کي اوسط ۾ ڪيترا ڀيرا اوراڪل ڏانهن وڃڻ گهرجي“.
اهو معلوم ٿئي ٿو ته جيڪڏهن اسان هن مسئلي کي باڪس، هڪ بال ۽ Oracle سان ڪوانٽم ٻولي ۾ ترجمو ڪريون ٿا، اسان هڪ قابل ذڪر نتيجو حاصل ڪندا آهيون: N باڪس جي وچ ۾ هڪ بال سان هڪ باڪس جو تعداد ڳولڻ لاء، اسان کي صرف SQRT بابت Oracle کي پريشان ڪرڻ جي ضرورت آهي. (ن) ڀيرا!
اهو آهي، ڳولا جي ڪم جي پيچيدگي Grover جي الگورتھم استعمال ڪندي وقت جي چورس روٽ طرفان گھٽجي وئي آهي.
Deutsch-Jozi الگورتھم
Deutsch-Jozsa algorithm (جنهن کي Deutsch-Jozsa الگورتھم پڻ سڏيو ويندو آهي) - [ڪانٽم الگورتھم](%D0%B0%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC), предложенный и в ، ۽ ان تي عمل ڪرڻ لاءِ ٺهيل الگورتھم جي پهرين مثالن مان هڪ بڻجي ويو . _
Deutsch-Jozsi مسئلو اهو طئي ڪرڻ آهي ته ڇا ڪيترن ئي بائنري متغيرن جو هڪ فنڪشن F(x1, x2, ... xn) مستقل آهي (ڪنهن به دليلن لاءِ يا ته قدر 0 يا 1 وٺندو آهي) يا متوازن (ڊومين جي اڌ لاءِ اهو وٺندو آهي. قدر 0، ٻئي اڌ لاءِ 1). انهي صورت ۾، اهو هڪ ترجيح سمجهيو ويندو آهي ته فنڪشن يا ته هڪ مستقل يا متوازن آهي.
توهان پڻ پڙهي سگهو ٿا . وڌيڪ آسان وضاحت:
Deutsch (Deutsch-Jozsi) الورورٿم برٽ فورس تي ٻڌل آهي، پر ان کي معمول کان وڌيڪ تيز ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿو. تصور ڪريو ته ٽيبل تي ھڪڙو سڪو آھي ۽ توھان کي اھو معلوم ڪرڻو پوندو ته اھو جعلي آھي يا نه. هن کي ڪرڻ لاء، توهان کي ٻه ڀيرا ڏسڻ جي ضرورت آهي ۽ اندازو لڳايو: "سر" ۽ "دم" حقيقي آهن، ٻه "سر"، ٻه "دم" جعلي آهن. تنهن ڪري، جيڪڏهن توهان Deutsch quantum algorithm استعمال ڪريو ٿا، ته اهو عزم هڪ نظر سان ٿي سگهي ٿو - ماپ.
ڪوانٽم ڪمپيوٽر جا مسئلا
جڏهن ڪوانٽم ڪمپيوٽرن کي ڊزائين ڪرڻ ۽ هلائڻ وقت، سائنسدانن ۽ انجنيئرن کي ڪيترن ئي مسئلن کي منهن ڏيڻو پوي ٿو، جن کي اڄ تائين ڪاميابيءَ جي مختلف درجي سان حل ڪيو ويو آهي. جي مطابق () مسئلن جي هيٺين سيريز کي سڃاڻي سگهجي ٿو:
- ماحول کي حساسيت ۽ ماحول سان رابطي
- حساب ڪتاب دوران غلطين جو جمع
- qubit رياستن جي شروعاتي شروعات سان مشڪلات
- ملٽي ڪوبٽ سسٽم ٺاهڻ ۾ مشڪلاتون
مان ڏاڍي سفارش ڪريان ٿو مضمون پڙهڻ "”، خاص طور تي ان تي تبصرا.
اچو ته سڀني بنيادي مسئلن کي ٽن وڏن گروپن ۾ منظم ڪريون ۽ انهن مان هر هڪ تي هڪ نظر رکون:
ٺڳي
.
مقدار جي حالت تمام نازڪ شيءالجھيل حالت ۾ ڪوبٽس انتهائي غير مستحڪم آهن، ڪو به خارجي اثر هن ڪنيڪشن کي تباهه ڪري سگهي ٿو (۽ ڪري ٿو).. درجا، دٻاء، هڪ بي ترتيب فوٽوون جي ڀرسان پرواز جي ننڍڙي حصي جي درجه حرارت ۾ تبديلي - اهو سڀ ڪجهه اسان جي سسٽم کي غير مستحڪم ڪري ٿو.
هن مسئلي کي حل ڪرڻ لاء، گهٽ درجه حرارت sarcophagi ٺهيل آهن، جنهن ۾ گرمي پد (-273.14 درجا سينس) مطلق صفر کان ٿورو مٿي آهي، پروسيسر سان اندروني چيمبر جي وڌ ۾ وڌ اڪيلائي سان سڀني (ممڪن) خارجي ماحول جي اثرات کان.
ڪيترن ئي entangled qubits جي ڪوانٽم سسٽم جي وڌ ۾ وڌ لائف ٽائيم، جنهن دوران اهو پنهنجي ڪوانٽم خاصيتن کي برقرار رکي ٿو ۽ حسابن لاءِ استعمال ڪري سگهجي ٿو، ان کي ڊيڪوهرنس ٽائيم سڏيو ويندو آهي.
في الحال، بهترين quantum حل ۾ decoherence وقت جي حڪم تي آهي ڏهه ۽ سئو مائڪرو سيڪنڊ.
اتي هڪ شاندار آهي جتي توهان ڏسي سگهو ٿا سڀني ٺاهيل ڪوانٽم سسٽم جو. هن آرٽيڪل ۾ مثال طور صرف ٻه مٿين پروسيسر شامل آهن - IBM کان ۽ مان . جيئن اسان ڏسي سگهون ٿا، decoherence وقت (T2) 200 μs کان وڌيڪ نه آهي.
مون کي Sycamore تي صحيح ڊيٽا نه ملي، پر سڀ کان وڌيڪ ٻه نمبر ڏنل آهن - 1 سيڪنڊن ۾ 200 ملين حساب، ٻئي هنڌ - لاءِ 130 سيڪنڊ بغير ڪنٽرول سگنل جي نقصان، وغيره.. ڪنهن به صورت ۾، هي اسان کي ڏئي ٿو decoherence وقت اٽڪل 150 μs آهي. ياد رکو اسان جي هڪ بيگ سان تجربو ڪندڙ؟ خير، هو هتي آهي.
| ڪمپيوٽر جو نالو | N Qubits | وڌ ۾ وڌ جوڙيل | T2 (µs) |
| IBM Q سسٽم هڪ | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | -150 200-XNUMX |
بي ترتيبي اسان کي ڇا سان خطرو آهي؟
بنيادي مسئلو اهو آهي ته 150 μs کان پوءِ، اسان جو ڪمپيوٽنگ سسٽم N entangled qubits جو صحيح حل جي امڪاني تقسيم جي بدران امڪاني اڇو شور پيدا ڪرڻ شروع ڪندو.
اهو آهي، اسان کي ضرورت آهي:
- ڪوبٽ سسٽم کي شروع ڪريو
- ڳڻپيوڪر انجام ڏيو (دروازن جي عملن جو سلسلو)
- نتيجو پڙهو
۽ اهو سڀ ڪجهه 150 مائڪرو سيڪنڊن ۾ ڪريو. مون وٽ وقت نه هو - نتيجو ڪدو ۾ بدلجي ويو.
پر اهو سڀ ڪجهه ناهي…
غلطيون
جيئن اسان چيو ، quantum processes ۽ quantum computing فطرت ۾ امڪاني آهن، اسان ڪنهن به شيءِ بابت 100٪ يقين نه ٿا ڪري سگهون، پر صرف ڪجهه امڪان سان. جنهن ڪري صورتحال وڌيڪ خراب ٿي وئي آهي quantum computing غلطي جو شڪار آهي. ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ ۾ غلطين جا مکيه قسم آهن:
- Decoherence غلطيون سسٽم جي پيچيدگي ۽ خارجي ماحول سان رابطي جي سبب آهن
- گيٽ ڪمپيوٽيشنل غلطيون (ڪمپيوٽيشن جي مقدار جي فطرت جي ڪري)
- حتمي حالت پڙهڻ ۾ غلطيون (نتيجو)
غلطين سان جڙيل آهي decoherenceظاھر ٿئي ٿو، جيئن ئي اسان پنھنجي qubits کي پھچائيندا آھيون ۽ حساب ڪرڻ شروع ڪندا آھيون. اسان جيترا وڌيڪ ڪوبٽس اسان کي پکڙيل آهن، وڌيڪ پيچيده سسٽم، ۽ ان کي تباهه ڪرڻ آسان آهي. گھٽ درجه حرارت جي سرڪوفگي، محفوظ چيمبرز، اهي سڀئي ٽيڪنيڪل چالون خاص طور تي غلطين جي تعداد کي گهٽائڻ ۽ ٺهڪندڙ وقت کي وڌائڻ جو مقصد آهن.
گيٽ حسابي غلطيون - ڪوبٽس تي ڪو به آپريشن (دروازو) ڪري سگھي ٿو، ڪجھ امڪان سان، ھڪڙي غلطي سان ختم ٿي سگھي ٿو، ۽ الگورتھم کي لاڳو ڪرڻ لاءِ اسان کي سوين دروازا انجام ڏيڻ جي ضرورت آھي، تنھنڪري تصور ڪريو ته اسان جي الگورتھم جي عمل جي آخر ۾ اسان کي ڇا حاصل ٿيندو. سوال جو کلاسي جواب آهي "هڪ لفٽ ۾ هڪ ڊائناسور سان ملڻ جو امڪان ڇا آهي؟" - 50x50، يا ته توهان ملندا يا نه.
مسئلو ان حقيقت جي ڪري وڌيڪ بگڙيل آهي ته معياري غلطي کي درست ڪرڻ جا طريقا (حساب ۽ اوسط جو نقل) ڪوانٽم دنيا ۾ ڪم نه ڪندا آهن ڇاڪاڻ ته ڪلوننگ ٿيوريم نه آهي. لاءِ ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ ۾ ايجاد ٿيڻي هئي . عام طور تي ڳالهائڻ، اسان وٺون ٿا N عام qubits ۽ انهن مان 1 ٺاهيو منطقي کوٽ گھٽ غلطي جي شرح سان.
پر هتي هڪ ٻيو مسئلو پيدا ٿئي ٿو - qubits جو ڪل تعداد. ڏسو، اچو ته چئو ته اسان وٽ 100 ڪوبٽس وارو پروسيسر آهي، جنهن مان 80 ڪوبٽس غلطي کي درست ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيا ويا آهن، پوءِ اسان وٽ صرف 20 رهجي ويا آهن حسابن لاءِ.
حتمي نتيجو پڙهڻ ۾ غلطيون - جيئن اسان کي ياد آهي، مقدار جي حسابن جو نتيجو اسان کي فارم ۾ پيش ڪيو ويو آهي جوابن جي امڪاني تقسيم. پر حتمي حالت پڙهڻ سان پڻ ناڪام ٿي سگھي ٿو غلطي سان.
ساڳئي تي غلطي جي سطحن جي لحاظ کان پروسيسرز جا تقابلي جدول آهن. مقابلي لاءِ، اچو ته ساڳيو پروسيسر وٺون جيئن پوئين مثال ۾ - IBM и :
| ڪمپيوٽر | 1-ڪوبٽ گيٽ فيديليٽي | 2- Qubit گيٽ جي وفاداري | پڙهڻ فدايت |
| IBM Q سسٽم هڪ | 99.96٪ | 98.31٪ | - |
| Google Sycamore | 99.84٪ | 99.38٪ | 96.2٪ |
اهو آهي ٻن ڪوانٽم رياستن جي هڪجهڙائي جو اندازو آهي. غلطي جي شدت تقريبن 1-فيڊيلٽي طور بيان ڪري سگهجي ٿي. جيئن ته اسان ڏسي سگهون ٿا، 2-qubit دروازن تي غلطيون ۽ پڙهڻ واريون غلطيون موجوده ڪوانٽم ڪمپيوٽرن تي پيچيده ۽ ڊگھي الگورتھم کي عمل ڪرڻ ۾ بنيادي رڪاوٽ آهن.
توهان پڻ پڙهي سگهو ٿا سالن کان غلطي جي اصلاح جي مسئلي کي حل ڪرڻ لاء.
پروسيسر فن تعمير
نظريي ۾ اسان ٺاهي ۽ هلائڻ درجنين entangled qubits جا سرڪٽحقيقت ۾، هر شيء وڌيڪ پيچيده آهي. سڀ موجود ڪوانٽم چپس (پروسيسر) اهڙيءَ طرح ٺهيل آهن ته اهي بي درديءَ سان مهيا ڪن صرف پنهنجي پاڙيسرين سان هڪ qubit جو تڪرارجن مان ڇهن کان وڌيڪ نه آهن.
جيڪڏھن اسان کي ضرورت آھي 1st qubit کي، چئو، 12th سان، پوء اسان کي ڪرڻو پوندو اضافي مقدار جي عملن جو هڪ سلسلو ٺاهيوشامل ڪريو اضافي qubits، وغيره، جيڪو مجموعي غلطي جي سطح وڌائي ٿو. ها، ۽ نه وساريو ٺهڻ جو وقت، شايد ان وقت تائين جڏهن توهان qubits کي توهان جي گهربل سرڪٽ ۾ ڳنڍڻ ختم ڪيو، وقت ختم ٿي ويندو ۽ سڄو سرڪٽ تبديل ٿي ويندو. سٺو اڇو شور جنريٽر.
اهو پڻ نه وساريو سڀني ڪوانٽم پروسيسرز جو فن تعمير مختلف آهي، ۽ ايموليٽر ۾ لکيل پروگرام ”سڀ کان سڀ رابطي“ موڊ ۾ ”ٻيهر مرتب“ ٿيڻ جي ضرورت پوندي هڪ مخصوص چپ جي فن تعمير ۾. اتي به آهن هن آپريشن کي انجام ڏيڻ لاء.
وڌ ۾ وڌ ڪنيڪشن ۽ وڌ ۾ وڌ تعداد qubits ساڳئي مٿين چپس لاءِ:
| ڪمپيوٽر جو نالو | N Qubits | وڌ ۾ وڌ جوڙيل | T2 (µs) |
| IBM Q سسٽم هڪ | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | -150 200-XNUMX |
۽، مقابلي لاء، پروسيسرز جي پوئين نسل جي ڊيٽا سان ٽيبل. qubits جي تعداد، decoherence وقت ۽ غلطي جي شرح سان ڀيٽ ڪريو جيڪي اسان وٽ ھاڻي نئين نسل سان آھي. اڃان تائين، ترقي سست آهي، پر منتقل.
پوء:
- في الحال ڪوبه مڪمل طور تي ڳنڍيل آرڪيٽيڪچرز> 6 qubits سان نه آهن
- qubit 0 s کي حقيقي پروسيسر تي ڳنڍڻ لاءِ، مثال طور، qubit 15 شايد ڪيترن درجن اضافي آپريشنن جي ضرورت پوندي
- وڌيڪ آپريشنز -> وڌيڪ غلطيون -> مضبوط اثر جي ٺاھ جوڙ
نتيجو
Decoherence جديد ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ جو Procrustean بيڊ آهي. اسان کي هر شي کي 150 μs ۾ فٽ ڪرڻ گهرجي:
- qubits جي شروعاتي حالت جي شروعات
- ڪمپيوٽنگ ڪوانٽم گيٽس استعمال ڪندي مسئلو
- صحيح نتيجا حاصل ڪرڻ لاءِ غلطيون درست ڪريو
- نتيجو پڙهو
هينئر تائين نتيجا مايوس ڪندڙ آهن، جيتوڻيڪ جي بنياد تي هڪ quantum ڪمپيوٽر تي 0.5s coherence برقرار رکڻ وقت حاصل ڪرڻ جي دعوي :
اسان 0.5 s کان وڌيڪ ڪوبٽ ڪوئرنس ٽائيم ماپون ٿا، ۽ مقناطيسي شيلڊنگ سان اسان اميد ڪريون ٿا ته اهو 1000 s کان وڌيڪ ڊگهو ٿيندو.
توهان هن ٽيڪنالاجي بابت پڻ پڙهي سگهو ٿا يا مثال طور .
صورتحال ان حقيقت جي ڪري وڌيڪ پيچيده ٿي وئي آهي ته جڏهن پيچيده حسابن کي انجام ڏيو ته اهو ضروري آهي ته ڪوانٽم غلطي اصلاح سرڪٽ استعمال ڪيو وڃي، جيڪو پڻ وقت ۽ دستياب qubits ٻنهي کي کائي ٿو.
۽ آخرڪار، جديد فن تعميرات کي گهٽ ۾ گهٽ قيمت تي 1 ۾ 4 يا 1 ۾ 6 کان بهتر اننگلمينٽ اسڪيمن کي لاڳو ڪرڻ جي اجازت ناهي.
مسئلا حل ڪرڻ جا طريقا
مٿين مسئلن کي حل ڪرڻ لاء، هيٺيان طريقا ۽ طريقا استعمال ڪيا ويا آهن:
- گھٽ درجه حرارت (10 mK (-273,14 ° C)) سان cryochambers استعمال ڪرڻ
- پروسيسر يونٽ استعمال ڪندي جيڪي وڌ ۾ وڌ محفوظ آهن ٻاهرين اثرات کان
- Quantum Error Correction Systems استعمال ڪرڻ (Logic Qubit)
- هڪ مخصوص پروسيسر لاءِ پروگرامنگ سرڪٽس کي استعمال ڪندي اصلاح ڪندڙ
تحقيق پڻ ڪئي پئي وڃي جنهن جو مقصد decoherence وقت کي وڌائڻ، نئين (۽ سڃاتل سڃاتل) فزيڪل عملن کي ڪوانٽم شين جي ڳولا، اصلاحي سرڪٽ کي بهتر ڪرڻ، وغيره وغيره. اتي ترقي آهي (مٿي ڏسو ته اڳين ۽ اڄ جي مٿين-آخر چپس جي خاصيتن تي)، پر اڃا تائين اهو سست، تمام، تمام سست آهي.
ڊي- موج
D-Wave 2000Q 2000-qubit ڪمپيوٽر. ذريعو:
53-qubit پروسيسر استعمال ڪندي مقدار جي بالادستي حاصل ڪرڻ جي گوگل جي اعلان جي وچ ۾، и ڪمپني D-Wave کان، جنهن ۾ qubits جو تعداد هزارين ۾ آهي، ڪجهه مونجهارو آهي. خير، واقعي، جيڪڏهن 53 ڪوبٽس ڪوانٽم بالادستي حاصل ڪرڻ جي قابل هئا، ته پوءِ 2048 ڪوبٽس سان گڏ ڪمپيوٽر ڇا آهي؟ پر سڀ ڪجهه ايترو سٺو ناهي ...
مختصر ۾ (وڪي تان ورتل):
ڪمپيوٽر اصول تي ڪم ()، اصلاحي مسئلن جي تمام محدود ذيلي ڪلاس کي حل ڪري سگھن ٿا، ۽ روايتي quantum algorithms ۽ quantum gates کي لاڳو ڪرڻ لاءِ مناسب نه آھن.
وڌيڪ تفصيل لاءِ توهان پڙهي سگهو ٿا، مثال طور، , (محتاط، شايد روس کان نه کليل هجي)، يا в هن کان . رستي جي ذريعي، مان هن جي بلاگ کي عام طور تي پڙهڻ جي سفارش ڪري ٿو، اتي تمام سٺو مواد آهي
عام طور تي، اعلانن جي شروعات کان وٺي، سائنسي ڪميونٽي D-Wave ڪمپيوٽرن بابت سوال هئا. مثال طور، 2014 ۾، IBM ان حقيقت تي سوال ڪيو ته D-Wave ڳالهه ان حد تائين پهتي ته 2015ع ۾ گوگل ناسا سان گڏجي انهن مان هڪ ڪوانٽم ڪمپيوٽر خريد ڪيو ۽ تحقيق کان پوءِ. ، ته ها، ڪمپيوٽر ڪم ڪري ٿو ۽ حساب ڪري ٿو مسئلو باقاعده هڪ کان وڌيڪ تيز. توهان گوگل جي بيان بابت وڌيڪ پڙهي سگهو ٿا ۽، مثال طور، .
مکيه شيء اها آهي ته D-Wave ڪمپيوٽرن، انهن جي سوين ۽ هزارين qubits سان گڏ، ڪوانٽم الگورتھم کي ڳڻڻ ۽ هلائڻ لاء استعمال نٿا ڪري سگهن. توھان انھن تي شور جي الگورتھم کي نه ٿا ھلي سگھو، مثال طور. اهي سڀ ڪجهه ڪري سگهن ٿا هڪ خاص اصلاح واري مسئلي کي حل ڪرڻ لاءِ ڪجهه مقداري ميڪانيزم استعمال ڪن ٿا. اسان غور ڪري سگھون ٿا ته D-Wave هڪ مخصوص ڪم لاءِ ڪوانٽم ASIC آهي.
ڪوانٽم ڪمپيوٽر ايموليشن بابت ٿورڙو
ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ کي باقاعده ڪمپيوٽر تي نقل ڪري سگهجي ٿو. بيشڪ، :
- qubit جي حالت ٿي سگهي ٿي پيچيده نمبر2x32 کان 2x64 بٽ تائين (8-16 بائيٽ) پروسيسر جي فن تعمير تي منحصر آهي
- N جڙيل qubits جي حالت کي 2^N پيچيده نمبرن جي طور تي پيش ڪري سگھجي ٿو، يعني. 2^(3+N) 32-bit آرڪيٽيڪچر لاءِ ۽ 2^(4+N) 64-bit لاءِ.
- N qubits تي ڪوانٽم آپريشن 2^N x 2^N ميٽرڪس جي نمائندگي ڪري سگھجي ٿو
پوءِ:
- 10 qubits جي emulated رياستن کي ذخيرو ڪرڻ لاء، 8 KB جي ضرورت آهي
- 20 qubits جي رياستن کي ذخيرو ڪرڻ لاء توهان کي 8 MB جي ضرورت آهي
- 30 qubits جي رياستن کي ذخيرو ڪرڻ لاء، 8 GB جي ضرورت آهي
- 40 ڪوبٽس جي رياستن کي ذخيرو ڪرڻ لاءِ 8 ٽيرابائيٽس جي ضرورت پوندي آهي
- 50 qubits جي رياستن کي ذخيرو ڪرڻ لاء، 8 Petabytes جي ضرورت آهي، وغيره.
مقابلي لاءِ ، () صرف 2.8 پيٽابيٽس ميموري رکي ٿو.
- 49 ڪوبٽ گذريل سال سڀ کان وڏي چيني سپر ڪمپيوٽر کي پهچايو ويو ()
ڪلاسيڪل سسٽم تي ڪوانٽم ڪمپيوٽر کي سميليٽ ڪرڻ جي حد مقرر ڪئي ويندي آهي ريم جي مقدار جي حساب سان qubits جي حالت کي محفوظ ڪرڻ لاءِ.
مان پڻ پڙهڻ جي صلاح ڏيان ٿو . اتان کان:
آپريشن ذريعي - 49-ڪئوبٽ سرڪٽ جي صحيح ايموليشن لاءِ جنهن ۾ ڪجهه 39 ”سائڪن“ شامل آهن (دروازن جا آزاد پرت) 2^63 پيچيده ضرب - 4 ڪلاڪ لاءِ سپر ڪمپيوٽر جا 4 Pflops
ڪلاسيڪل سسٽم تي 50+ ڪوبٽ ڪوانٽم ڪمپيوٽر کي ايموليٽ ڪرڻ مناسب وقت ۾ ناممڪن سمجهيو ويندو آهي. اهو پڻ آهي ڇو ته گوگل هڪ 53-ڪوبٽ پروسيسر استعمال ڪيو ان جي مقدار جي بالادستي جي تجربي لاءِ.
ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ جي بالادستي.
وڪيپيڊيا اسان کي quantum computing supremacy جي هيٺين وصف ڏئي ٿو:
Quantum supremacy- قابليت مسئلا حل ڪرڻ لاءِ ڊوائيسز جيڪي ڪلاسيڪل ڪمپيوٽر عملي طور حل نٿا ڪري سگهن.
حقيقت ۾، ڪوانٽم بالادستي حاصل ڪرڻ جو مطلب اهو آهي ته، مثال طور، شور الگورٿم استعمال ڪندي وڏي انگن جي فڪري ترتيب کي مناسب وقت ۾ حل ڪري سگهجي ٿو، يا پيچيده ڪيميائي ماليڪيولن کي ڪوانٽم سطح تي ايميوليٽ ڪري سگهجي ٿو، وغيره. يعني هڪ نئون دور اچي ويو آهي.
پر تعريف جي لفظن ۾ ڪجهه خاميون آهي، "جنهن کي ڪلاسيڪل ڪمپيوٽر عملي طور حل نٿا ڪري سگهن" حقيقت ۾، ان جو مطلب اهو آهي ته جيڪڏهن توهان 50+ qubits جو ڪوانٽم ڪمپيوٽر ٺاهيو ۽ ان تي ڪجهه ڪوانٽم سرڪٽ هلائي، ته جيئن اسان مٿي ذڪر ڪيو آهي، انهي سرڪٽ جي نتيجي کي باقاعده ڪمپيوٽر تي ايميوليٽ نٿو ڪري سگهجي. اهو آهي هڪ ڪلاسيڪل ڪمپيوٽر اهڙي سرڪٽ جي نتيجي کي ٻيهر ٺاهڻ جي قابل نه هوندو.
ڇا اهڙو نتيجو حقيقي مقدار جي بالادستي قائم ڪري ٿو يا نه بلڪه هڪ فلسفياڻو سوال آهي. پر سمجھو ته گوگل ڇا ڪيو ۽ اھو ڇا تي ٻڌل آھي ضروري.
گوگل دعويٰ ڪري ٿو ته مقدار جي بالادستي حاصل ڪري
Sycamore 54-qubit پروسيسر
تنهن ڪري، آڪٽوبر 2019 ۾، گوگل ڊولپرز هڪ مضمون شايع ڪيو سائنسي اشاعت فطرت ۾ "" ليکڪن تاريخ ۾ پهريون ڀيرو 54-qubit Sycamore پروسيسر استعمال ڪندي quantum supremacy حاصل ڪرڻ جو اعلان ڪيو.
Sycamore آرٽيڪل آن لائن اڪثر يا ته 54-qubit پروسيسر يا 53-qubit پروسيسر ڏانهن اشارو ڪندا آهن. حقيقت اها آهي ته مطابق ، پروسيسر جسماني طور تي 54 qubits تي مشتمل آهي، پر انهن مان هڪ غير ڪم ڪندڙ آهي ۽ خدمت مان ڪڍيو ويو آهي. اهڙيء طرح، حقيقت ۾ اسان وٽ هڪ 53-qubit پروسيسر آهي.
اتي ئي ويب تي هن موضوع تي مواد، جنهن جي درجي کان مختلف ڪرڻ .
آئي بي ايم جي ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ ٽيم بعد ۾ چيو ته . ڪمپني جي دعويٰ آهي ته هڪ روايتي ڪمپيوٽر 2,5 ڏينهن ۾ ان ڪم کي بدترين صورتحال ۾ پورو ڪري ڇڏيندو ۽ ان جو نتيجو ڪوانٽم ڪمپيوٽر جي مقابلي ۾ وڌيڪ صحيح هوندو. هي نتيجو ڪيترن ئي اصلاح جي طريقن جي نظرياتي تجزيو جي نتيجن جي بنياد تي ڪيو ويو.
۽، يقينا، هن جي مان هن بيان کي نظرانداز نه ڪري سگهيو. سندس سڀني لنڪ سان گڏ ۽ هميشه وانگر، اهي توهان جي وقت تي خرچ ڪرڻ جي قابل آهن. حب تي هي FAQ، ۽ تبصرو پڙهڻ جي پڪ ڪريو، اتي ابتدائي دستاويزن جا لنڪ آهن جيڪي سرڪاري اعلان کان اڳ آن لائن لڪي ويا هئا.
گوگل اصل ۾ ڇا ڪيو؟ تفصيلي سمجھڻ لاء، پڙھو ھارونسن، پر مختصر طور تي ھتي:
مان، يقينا، توهان کي ٻڌائي سگهان ٿو، پر مون کي بلڪه بيوقوف محسوس ڪيو. حساب هن ريت آهي: تجربو ڪندڙ هڪ بي ترتيب ڪوانٽم سرڪٽ سي ٺاهي ٿو (يعني ويجهن پاڙيسرين جي وچ ۾ 1-ڪئوبٽ ۽ 2-ڪوبٽ دروازن جي بي ترتيب ترتيب، جي کوٽائي سان، مثال طور، 20، n جي 2D نيٽ ورڪ تي عمل ڪندي. = 50-60 ڪوبٽس). تجربو ڪندڙ پوءِ C کي ڪوانٽم ڪمپيوٽر ڏانهن موڪلي ٿو، ۽ ان کان پڇي ٿو ته C کي 0 جي شروعاتي حالت تي لاڳو ڪري، نتيجي کي ماپ ڪري {0,1} جي بنياد تي، واپس موڪليو هڪ n-bit مشاهدو ڪيل تسلسل (string)، ۽ ڪيترائي ورجائي. هزارين يا لکين ڀيرا. آخرڪار، C جي ڄاڻ کي استعمال ڪندي، تجربو ڪندڙ هڪ شمارياتي ٽيسٽ انجام ڏئي ٿو ته اهو ڏسڻ لاء ته نتيجو ڪوانٽم ڪمپيوٽر جي متوقع پيداوار سان ملندو آهي.
بلڪل مختصر:
- 20 qubits مان 53 جي ڊيگهه جو بي ترتيب سرڪٽ دروازو استعمال ڪندي ٺاھيو ويو آھي
- سرڪٽ شروعاتي حالت سان شروع ٿئي ٿو [0...0] عملدرآمد لاءِ
- سرڪٽ جو ٻاھر ھڪڙو بي ترتيب بٽ اسٽرنگ آھي (نمونہ)
- نتيجن جي ورڇ بي ترتيب نه آهي (مداخلت)
- حاصل ڪيل نمونن جي تقسيم متوقع ھڪڙي سان مقابلي ۾ آھي
- Quantum Supremacy کي ختم ڪري ٿو
اهو آهي، گوگل هڪ 53-ڪوبٽ پروسيسر تي هڪ مصنوعي مسئلو لاڳو ڪيو، ۽ ان جي دعوي کي بنيادي طور تي مقدار جي بالادستي حاصل ڪرڻ جي حقيقت تي ٻڌل آهي ته اهو ناممڪن آهي ته اهڙي پروسيسر کي معياري سسٽم تي هڪ مناسب وقت ۾ نقل ڪرڻ ناممڪن آهي.
سمجھڻ لاءِ- هي سيڪشن ڪنهن به طريقي سان گوگل جي حاصلات کي گهٽائي نٿو سگهيانجنيئر واقعي عظيم آهن، ۽ اهو سوال ته ڇا ان کي حقيقي ڪوانٽم برتري سمجهي سگهجي ٿو يا نه، جيئن اڳ ذڪر ڪيو ويو آهي، انجنيئرنگ کان وڌيڪ فلسفياڻو آهي. پر اسان کي اهو سمجهڻ گهرجي ته اهڙي ڪمپيوٽيشنل برتري حاصل ڪرڻ سان، اسان 2048-bit نمبرن تي شور جي الگورتھم کي هلائڻ جي صلاحيت ڏانهن هڪ قدم به نه وڌيا آهيون.
خلاصو
ڪوانٽم ڪمپيوٽر ۽ ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ هڪ تمام پرجوش، تمام نوجوان ۽ انفارميشن ٽيڪنالاجيءَ جو صنعتي لحاظ کان تمام گهٽ قابل اطلاق علائقو آهي.
ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ جي ترقي (ڪنهن ڏينهن) اسان کي مسئلا حل ڪرڻ جي اجازت ڏيندو:
- ماڊلنگ پيچيده جسماني نظام کي مقدار جي سطح تي
- ڪمپيوٽر جي پيچيدگي جي ڪري باقاعده ڪمپيوٽر تي ناقابل حل
ڪوانٽم ڪمپيوٽر ٺاهڻ ۽ هلائڻ ۾ بنيادي مسئلا:
- ٺڳي
- غلطيون (ڊڪوهرنس ۽ دروازا)
- پروسيسر فن تعمير (مڪمل طور تي ڳنڍيل ڪوبٽ سرڪٽ)
موجوده صورتحال:
- حقيقت ۾ - تمام شروعات .
- اڃا تائين ڪوبه حقيقي تجارتي استحصال ناهي (۽ اهو واضح ناهي ته ڪڏهن ٿيندو)
ڇا مدد ڪري سگھي ٿو:
- ڪجھ قسم جي جسماني دريافت جيڪا وائرنگ ۽ آپريٽنگ پروسيسرز جي قيمت گھٽائي ٿي
- ڪنهن شيءِ کي دريافت ڪرڻ جيڪا ترتيب ڏيڻ واري وقت کي وڌائي ۽ / يا غلطين کي گهٽائي
منهنجي خيال ۾ (خالص ذاتي راءِ) علم جي موجوده سائنسي تمثيل ۾ اسان ڪوانٽم ٽيڪنالاجيز جي ترقي ۾ ڪا خاص ڪاميابي حاصل نه ڪري سگهنداسين.، هتي اسان کي بنيادي يا اپلائيڊ سائنس جي ڪنهن شعبي ۾ هڪ قابليت واري پيش رفت جي ضرورت آهي، جيڪا نون خيالن ۽ طريقن کي ترغيب ڏئي.
ساڳئي وقت ۾، اسان ڪوانٽم پروگرامنگ ۾ تجربو حاصل ڪري رهيا آهيون، ڪوانٽم الگورتھم گڏ ڪرڻ ۽ ٺاهڻ، خيالن جي جانچ ڪرڻ، وغيره وغيره. اسان هڪ پيش رفت جي انتظار ۾ آهيون.
ٿڪل
هن آرٽيڪل ۾، اسان ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ ۽ ڪوانٽم ڪمپيوٽرن جي ترقي ۾ مکيه سنگ ميلن جي ذريعي ويا، انهن جي آپريشن جي اصول کي جانچيو، انجنيئرن کي کوانٽم پروسيسرز جي ترقي ۽ آپريشن ۾ درپيش بنيادي مسئلن جو جائزو ورتو، ۽ اهو پڻ ڏٺو ته ڪهڙي ملٽي ڪوبٽ. ڊي-ڪمپيوٽر اصل ۾ آهن. Wave ۽ گوگل جو تازو اعلان ڪيل ڪوانٽم بالادستي حاصل ڪرڻ جو.
پردي جي پويان کاٻي پاسي پروگرامنگ ڪوانٽم ڪمپيوٽرن جا سوال آهن (ٻوليون، طريقا، طريقا، وغيره.) ۽ پروسيسرز جي مخصوص فزيڪل عمل درآمد سان لاڳاپيل سوال، ڪيبٽس ڪيئن منظم، ڳنڍيل، پڙهڻ وغيره. شايد اهو ايندڙ مضمون يا مضمونن جو موضوع هوندو.
توهان جي توجه جي مهرباني، مون کي اميد آهي ته هي مضمون ڪنهن ماڻهو لاء مفيد ٿيندو.
(سان)
مڃيل نشانيون
ماخذ جي متن تي پروف ريڊنگ ۽ تبصرن لاءِ، گڏوگڏ مضمون لاءِ
معلومات سان ڀرپور تبصرن لاءِ ، ۽ نه رڳو هن لاءِ ، جنهن وڏي حد تائين مون کي هن پزل کي سمجهڻ ۾ مدد ڪئي.
مضمونن ۽ اشاعتن جي سڀني ليکڪن کي جن جو مواد هن مضمون لکڻ ۾ استعمال ڪيو ويو.
وسيلن جي فهرست
موجوده معاملن جا آرٽيڪل [دي نيشنل اڪيڊمي پريس]
حبر جا مضمون (بي ترتيب ۾)
انٽرنيٽ تان اڻ ترتيب ڏنل (پر گهٽ دلچسپ نه) آرٽيڪل
ڪورس ۽ ليڪچر
جو ذريعو: www.habr.com