Quantum computers ma quantum computing - fou , lea na faʻaopoopoina i la matou avanoa faʻamatalaga faʻatasi ma , ma isi faaupuga fa'atekonolosi maualuga. I le taimi lava e tasi, sa le mafai lava ona ou mauaina ni mea i luga o le Initoneti e tuufaatasia ai le paso i lo'u ulu e ta'ua "faʻafefea ona galue komepiuta quantum". Ioe, e tele galuega lelei, e aofia ai le Habr (tagai. ), faʻamatalaga lea, e pei ona masani ai, e sili atu le faʻamatalaga ma aoga, ae o le ata i loʻu ulu, e pei ona latou fai mai, e leʻi faʻaopoopoina.
Ma talu ai nei na o mai ai a'u uo ia te au ma fesili mai, “E te malamalama i le auala e galue ai le komepiuta quantum? E mafai ona e taʻu mai ia i matou?” Ona ou iloa ai lea e le na o aʻu o loʻo i ai se faʻafitauli i le tuʻufaʻatasia o se ata fetaui i loʻu ulu.
O se taunuuga, sa faia se taumafaiga e tuufaatasia faamatalaga e uiga i quantum komipiuta i totonu o se fa'asologa fa'atatau tonu lea tulaga faavae, e aunoa ma le faatofu loloto i le matematika ma le fausaga o le lalolagi quantum, na faʻamatalaina le mea o le quantum computer, o a mataupu faavae o loʻo galue ai, ma o a faʻafitauli o loʻo feagai ma saienitisi pe a fatuina ma faʻaaogaina.
Lisi o Mataupu
Fa'ailoga
O le tusitala e le o se tagata poto i le quantum computing, ma O le au faʻalogo o le tusiga e tutusa lava tagata IT, ae le o le quantum specialists, o loʻo manaʻo foi e tuʻu faʻatasi se ata i luga o latou ulu e taʻua "E faʻafefea ona galue komepiuta." Ona o lenei mea, o le tele o manatu i totonu o le tusiga ua faʻafaigofieina ma le loto i ai e malamalama atili ai i tekinolosi faʻasologa i se tulaga "faʻavae", ae aunoa ma .
O le tusiga i nisi nofoaga e faʻaaogaina mea mai isi punaoa, . I so'o se mea e mafai ai, o feso'ota'iga sa'o ma fa'ailoga i le ulua'i tusitusiga, laulau po'o fa'atusa e fa'aofiina. Afai na galo ia te au se mea (po o se tasi) i se mea, tusi ma o le a ou faasa'oina.
Faatomuaga
I lenei mataupu, o le a tatou vaʻavaʻai faʻapuupuu pe na faapefea ona amata le quantum era, o le a le mafuaʻaga faʻaosofia mo le manatu o se komepiuta quantum, o ai (o atunuu ma faʻalapotopotoga) o loʻo avea nei ma taʻaloga taʻutaʻua i lenei matata, ma talanoa puupuu e uiga i faʻatonuga autu o le atinaʻeina o le quantum computing.
Na amata uma
O le amataga o le quantum era e manatu o le 1900, ina ua muamua tuʻuina atu e M. Planck o lena malosi e fa'aulu ma mitiia e le o fa'aauau, ae i vaega eseese. O le manatu na pikiina ma atiina ae e le tele o saienitisi mataʻina o lena taimi - Bohr, Einstein, Heisenberg, Schrödinger, lea na iu lava ina taitai atu ai i le foafoaina ma le atinaeina o se faasaienisi e pei o. . O loʻo i ai le tele o mea lelei i luga o le Initaneti e uiga i le faʻavaeina o le quantum physics o se saienisi; i lenei tusiga o le a tatou le talanoaina auiliili lenei mea, ae sa tatau ona faʻaalia le aso na tatou ulufale ai i le vaitaimi fou quantum.
Quantum physics ua aumaia le tele o mea fou ma tekinolosi io tatou olaga i aso uma, e aunoa ma lea ua faigata nei ona mafaufau i le lalolagi o siomia ai i tatou. Mo se faʻataʻitaʻiga, o le laser, lea o loʻo faʻaaogaina nei i soo se mea, mai meaafale (tulaga laser, ma isi) i faiga faʻatekonolosi (lasers mo le faʻasaʻoina o le vaʻai, talofa. ). E talafeagai le manatu e le o toe mamao pe mulimuli ane o le a sau se tasi ma le manatu aisea e le faʻaogaina ai faiga faʻapitoa mo le faʻaogaina. Ona tupu ai lea i le 1980.
Ua faailoa mai e Wikipedia o le manatu muamua o le quantum computing na faaalia i le 1980 e lo tatou saienitisi Yuri Manin. Ae na amata ona latou talanoa e uiga i ai na o le 1981, ina ua lauiloa R. Feynman , na maitauina e le mafai ona faʻataʻitaʻiina le evolusione o se quantum system i luga o se komepiuta masani i se auala lelei. Na ia tuuina atu se faataitaiga tulagalua , lea o le a mafai ona faʻatinoina sea faʻataʻitaʻiga.
E iai a , lea e sili atu le aʻoaʻoga ma faʻamatalaga, ae o le a tatou faʻapuupuu:
O mea taua tele i le talafaasolopito o le fatuina o komepiuta quantum:
- [1994]. P. Shore. Fuafuaina e
- [1998]. Faia
- [2001]. IBM na faʻaalia le faʻataunuʻuina mo le faʻalauteleina o le numera 15
- [2007-2016]. faia ma atiina ae se komepiuta ma 128-2000 qubits
- [2012]. Fa'atinoina i le Iunivesite o Kalefonia
- [2016]. Google i luga o se komepiuta 9-qubit
- [2017] (tolu atoma)
- [2019] . 20-qubit komepiuta i le ao
- [2019] . 53 qubit komepiuta. ?
E pei ona mafai ona e vaʻaia, 17 tausaga ua mavae (mai le 1981 i le 1998) mai le taimi o le manatu i lona faʻatinoina muamua i se komepiuta ma 2 qubits, ma 21 tausaga (mai le 1998 i le 2019) seia oʻo i le numera o qubits na faʻateleina i le 53. E 11 tausaga (mai le 2001 i le 2012) e faʻaleleia ai le taunuuga o le Shor's algorithm (o le a matou vaʻavaʻai atili i ai i se taimi mulimuli ane) mai le numera 15 i le 21. E le gata i lea, na o le tolu tausaga talu ai na matou oʻo ai i le tulaga o fa'atino mea na talanoa ai Feynman, ma a'oa'o e fa'ata'ita'i faiga fa'aletino faigofie.
Ole atina'e ole quantum computing e telegese. Saienitisi ma inisinia o loʻo feagai ma galuega faigata tele, quantum states e matua pupuu ma maaleale, ma ina ia mafai ona faʻasaoina i latou i se taimi umi e fai ai faʻatusatusaga, e tatau ona latou fausia le sarcophagi mo le fiasefulu miliona tala, lea e tumau ai le vevela. i luga a'e o le zero atoatoa, ma e sili ona puipuia mai aafiaga mai fafo. Sosoo ai o le a tatou talanoa atili e uiga i nei galuega ma faafitauli.
Ta'alo ta'ita'i
O fa'ase'e mo lenei vaega o lo'o maua mai le tala , mai le tagata suʻesuʻe Alexey Fedorov. Se'i ou avatu ia te oe upusii tuusa'o:
O atunu'u uma fa'atekonolosi fa'amanuiaina o lo'o fa'agasolo nei le atina'eina o tekonolosi fa'atusa. O se aofaiga tele o tupe o loʻo faʻapipiʻiina i lenei suʻesuʻega, ma o loʻo faʻatupuina polokalame faʻapitoa e lagolago ai tekinolosi faʻapitoa.
E le gata i setete, ae o kamupani tumaoti foi o loʻo auai i le tuuga faʻatau. I le aofaʻi, Google, IBM, Intel ma Microsoft talu ai nei na teu faʻafaigaluega e uiga i le $ 0,5 piliona i le atinaʻeina o komipiuta quantum ma fausia fale suʻesuʻe tetele ma nofoaga suʻesuʻe.
E tele tala i Habré ma luga ole Initaneti, mo se faʻataʻitaʻiga, , и , lea o loʻo suʻesuʻeina atili ai le tulaga o loʻo i ai nei ma le atinaʻeina o tekinolosi faʻapitoa i atunuu eseese. O le mea autu mo i tatou i le taimi nei, o atunuʻu taʻutaʻua uma faʻatekonolosi ma tagata taʻalo o loʻo teu faʻafaigaluegaina le tele o tupe i suʻesuʻega i lenei itu, lea e maua ai le faʻamoemoe mo se auala e alu ese ai mai le faʻalavelave faʻatekonolosi o loʻo i ai nei.
Fa'atonuga o atina'e
I le taimi nei (atonu ou te sese, faasaʻo aʻu) o taumafaiga autu (ma sili atu pe itiiti foi le taua o taunuuga) o taʻaloga taʻutaʻua uma e faʻatatau i vaega e lua:
- Komipiuta quantum fa'apitoa, o loʻo faʻamoemoe e foia se tasi faʻafitauli faʻapitoa, mo se faʻataʻitaʻiga, se faʻafitauli faʻapitoa. O se faʻataʻitaʻiga o se oloa o D-Wave quantum computers.
- Universal quantum computers - lea e mafai ona faʻatinoina faʻataʻitaʻiga algorithms quantum (Shor, Grover, ma isi). Fa'atinoga mai IBM, Google.
O isi vectors o le atinaʻe o loʻo tuʻuina mai ia i tatou e le quantum physics, e pei o:
- e fai ma faavae mo
- ma sili atu
O le mea moni, o loʻo i luga foi o le lisi o vaega mo suʻesuʻega, ae o le taimi nei e foliga mai e leai se mea e sili atu pe itiiti foi ni taunuuga taua.
E le gata i lea e mafai ona e faitau , lelei, google"", Faataitaiga, , и .
Fa'avae. Quantum object ma quantum system
O le mea sili ona taua e malamalama i ai mai lenei vaega o le
Komipiuta quantum (e le pei o le masani) faʻaaogaina e avea ma faʻamatalaga mea faitino quantum, ma le faia o fa'atatauga, e tatau ona fa'afeso'ota'i mea i totonu faiga quantum.
O le a le mea o le quantum?
Quantum object - o se mea o le microworld (quantum world) o loʻo faʻaalia ai mea faʻapitoa:
- E i ai se setete faʻamalamalamaina e lua tulaga tuaoi
- O lo'o i totonu o se fa'atonuga o lona tulaga se'ia o'o i le taimi e fua ai
- Fa'alavelaveina o ia lava ma isi mea faitino e fa'atupu ai faiga quantum
- Fa'amalieina le a'oa'oga leai-cloning (e le mafai ona kopi le tulaga o se mea)
Se'i o tatou va'ava'ai atili i meatotino ta'itasi:
E i ai se setete faʻamalamalamaina e lua tulaga tuaoi (tulaga iuga)
O se fa'ata'ita'iga masani o le lalolagi moni o se tupe siliva. E i ai le tulaga "itu", lea e faia i luga o tulaga tuaoi e lua - "ulu" ma "siʻu".
O lo'o i totonu o se fa'atonuga o lona tulaga se'ia o'o i le taimi e fua ai
Sa latou togiina se tupe, e lele ma taamilo. A'o feliuliua'i, e le mafai ona ta'u atu po'o fea o tulaga tuaoi o lo'o i ai lona tulaga "itu". Ae o le taimi lava tatou te paʻu ai i lalo ma vaʻavaʻai i le iʻuga, o le maualuga o setete e vave ona paʻu i totonu o se tasi o setete tuaoi e lua - "ulu" ma "siʻu". O le sasaina o se tupe i la matou tulaga o se fua.
Fa'alavelaveina o ia lava ma isi mea faitino e fa'atupu ai faiga quantum
E faigata i se tupe siliva, ae tatou taumafai. Vaai faalemafaufau tatou te togiina ni tupe siliva se tolu ina ia latou feliuliuai ma pipii atu le tasi i le isi, o le taufetuli lea ma tupe siliva. I taimi taʻitasi, e le gata o loʻo i ai i latou taʻitoʻatasi i se faʻatonuga o setete, ae o nei setete e fefaʻasoaaʻi le tasi ma le isi (o tupe siliva).
Fa'amalieina le a'oa'oga leai-cloning (e le mafai ona kopi le tulaga o se mea)
A o felelei ma taamilo tupe, e leai se auala e mafai ai ona tatou fatuina se kopi o le tulaga viliina o soʻo se tupe siliva, e ese mai le faiga. O le faiga e ola i totonu ia te ia lava ma e matua lotoleaga i le tuʻuina atu o soʻo se faʻamatalaga i le lalolagi i fafo.
O nai upu e uiga i le manatu lava ia “superpositions”, i le toetoe lava o mataupu uma o le superposition o loo faamatalaina faapea "o loʻo i setete uma i le taimi e tasi", o le mea moni, e moni, ae o nisi taimi e le tatau ai ona fenumiai. E mafai foi ona mafaufauina le maualuga o setete o le mea moni i taimi taʻitasi o taimi o loʻo i ai se mea quantum o loʻo i ai ni faʻalavelave faʻapitoa e paʻu i totonu o ona tuaoi taʻitasi, ma i le aofaʻi o nei avanoa e tutusa lelei ma le 1.. Mulimuli ane, pe a mafaufau i le qubit, o le a tatou mafaufau atili i lenei mea.
Mo tupe siliva, e mafai ona vaʻaia - e faʻatatau i le saoasaoa muamua, le maualuga o le togi, le tulaga o le siosiomaga o loʻo lele ai le tupe, i taimi taʻitasi o le avanoa e maua ai "ulu" poʻo "siʻusiʻu" e ese. Ma, e pei ona taʻua muamua, o le tulaga o sea tupe siliva e mafai ona mafaufauina e pei o le "i ai i ona tuaoi uma i le taimi e tasi, ae e eseese avanoa o lo latou faʻatinoina."
So'o se mea lava e fa'amalieina ai meatotino o lo'o i luga ma e mafai ona tatou fatuina ma pulea e mafai ona fa'aaogaina e avea o se fa'amatalaga fa'amatalaga i totonu o se komepiuta quantum.
O sina mea itiiti o le a tatou talanoa e uiga i le tulaga o loʻo i ai nei ma le faʻatinoina o le tino o qubits e pei o mea quantum, ma mea o loʻo faʻaogaina nei e saienitisi i lenei tulaga.
O lea la o le meatotino lona tolu o loʻo taʻu mai ai o mea faʻapitoa e mafai ona faʻalavelave e fatu ai faiga faʻapitoa. O le a le quantum system?
Quantum system - o se faiga o mea fa'atauva'a fa'atasi ma mea nei:
- O le quantum system o lo'o i totonu o se fa'atonuga o tulaga uma e mafai ai o mea o lo'o i ai
- E le mafai ona iloa le tulaga o le faiga seia oʻo i le taimi e fua ai
- I le taimi o le fuaina, o le faiga o loʻo faʻaaogaina se tasi o suiga talafeagai o ona setete tuaoi
(ma, tilotilo i luma teisi)
Corollary mo polokalame quantum:
- O se polokalame quantum o lo'o i ai se tulaga tu'ufa'atasia o le faiga i totonu, se fa'asili i totonu, se fa'asili i le gaosiga
- I le gaosiga o le polokalame pe a uma le fuaina o loʻo i ai se faʻatinoga faʻapitoa o se tasi o tulaga mulimuli e ono mafai o le faiga (faʻaopoopo mea sese)
- Soʻo se polokalame quantum o loʻo i ai se fausaga alaasu (input -> output. E leai ni matasele, e le mafai ona e vaʻaia le tulaga o le faiga i le ogatotonu o le faagasologa.)
Fa'atusatusaga o se komepiuta quantum ma se komepiuta masani
Se'i o tatou fa'atusatusaina nei se komepiuta masani ma se komipiuta quantum.
| komepiuta masani | Komipiuta quantum | |
|
Mama
|
0 / 1 | `a|0> + b|1>, a^2+b^2=1` |
|
Fomai
|
Semiconductor transistor | Quantum object |
|
Fa'asalalau fa'asalalau
|
Tulaga maualuga | Polarization, milo,… |
|
Faʻatonu
|
E LE'I, MA, PO'O, XOR i luga o fasi | Valves: CNOT, Hadamard,… |
|
Mafutaga
|
Semiconductor chip | Le fenumiai o le tasi ma le isi |
|
Algorithms
|
Tulaga masani (silasila i le sasa) | Fa'apitoa (Shore, Grover) |
|
Mataupu Faavae
|
Faafuainumera, mautu | Analog, probabilistic |
Tulaga fa'atatau
I se komepiuta masani e fai si laʻititi. Ua lauiloa i tatou i taimi uma vaega fa'amautu. E mafai ona ave fa'atatau o le 0 po'o le 1. E fetaui lelei ma le matafaioi iunite fa'atatau mo se komepiuta masani, ae matua le talafeagai mo le faamatalaina o le setete mea taua, lea, e pei ona taʻua muamua, i le vao o loʻo i totonusuperpositions o latou setete tuaoi.
O le mea lea na latou maua mai ai . I totonu o lona tuaoi o loʻo iloa ai setete e tutusa ma le 0 ma le 1 , ma i luga o le fa'atusa fa'asoa fa'alavelave i luga o ona setete tuaoi |0> и |1>:
a|0> + b|1>, такое, что a^2+b^2=1o le a ma le e fai ma sui , ma sikuea o latou modules o le mea moni lava e ono mafai ona maua saʻo ia tulaga taua o setete tuaoi |0> и |1>, pe afai e te pa'u le qubit i se fua i le taimi nei.
Laupapa fa'aletino
I le tulaga faatekinolosi o loʻo i ai nei o le atinaʻe, o le faʻatinoina o le tino o sina mea mo se komepiuta masani transistor semiconductor, mo quantum, e pei ona uma ona matou fai atu, so'o se mea quantum. I le isi vaega o le a tatou talanoa e uiga i mea o loʻo faʻaaogaina nei e fai ma faʻasalalauga faʻapitoa mo qubits.
Teuina o mea teu
Mo se komepiuta masani o le eletise - tulaga eletise, i ai po'o le leai o le taimi nei, ma isi, mo quantum - tutusa tulaga o se mea quantum (direction of polarization, spin, etc.), lea e ono i ai i se tulaga o le superposition.
Faʻatonu
Ina ia faʻaogaina le faʻaogaina o mea i luga o se komepiuta masani, matou te faʻaaogaina lauiloa , mo faʻagaioiga i luga o qubits sa manaʻomia le faia o se faiga e matua ese lava o gaioiga, taʻua . Faitotoa e mafai ona tasi-qubit pe lua-qubit, e fuafua i le tele o qubits o loʻo liua.
Faataitaiga o faitotoa quantum:
E iai se manatu seti valve lautele, lea e lava e faatino ai so'o se fa'atusatusaga quantum. Mo se faʻataʻitaʻiga, o se seti lautele e aofia ai le faitotoa o le Hadamard, o le faitotoa o le suiga, o le CNOT faitotoa, ma le π⁄8 faitotoa. Faatasi ai ma la latou fesoasoani, e mafai ona e faia soʻo se faʻatusatusaga quantum i luga o se seti o qubits.
I totonu o lenei tusiga o le a tatou le nonofo auiliili i luga o le faiga o faitotoa quantum; e mafai ona e faitau atili e uiga ia i latou ma gaioiga talafeagai i qubits, mo se faʻataʻitaʻiga, . O le mea autu e manatua:
- O fa'agaioiga i luga o mea fa'atusa e mana'omia ai le fa'atūina o fa'agaioiga talafeagai fou (faitotoa quantum)
- Quantum faitotoa e sau i ituaiga tasi-qubit ma lua-qubit.
- O lo'o i ai seti lautele o faitoto'a e mafai ona fa'aoga e fa'atino ai so'o se fa'asologa o le quantum
Mafutaga
O le tasi transistor e matua leai lava se aoga ia i tatou; ina ia mafai ona faia faʻatusatusaga, e manaʻomia ona faʻafesoʻotaʻi le tele o transistors i le tasi ma le isi, o lona uiga, fatuina se vaʻa semiconductor mai le faitau miliona o transistors lea e fausia ai ni taʻaloga talafeagai, ma, mulimuli ane, maua se faiga fa'aonaponei i lona tulaga masani.
E tasi le qubit e matua leai lava se aoga ia i tatou (ia, pe a na o tulaga tau aʻoaʻoga),
e fai fa'atatauga matou te mana'omia se faiga o qubits (meafaitino quantum)
lea, e pei ona uma ona tatou fai atu, ua faia e ala i le entangling qubits i le tasi ma le isi ina ia suia o latou setete e tupu i se faiga faamaopoopo.
Algorithms
O algorithms masani na faʻaputuina e tagata soifua e oʻo mai i le taimi nei e matua le talafeagai mo le faʻatinoina i luga o se komepiuta quantum. Ioe, i se tulaga lautele e leai se manaʻoga. Komipiuta quantum e faʻavae i luga o le faitotoa faʻatatau i luga o qubits e manaʻomia ai le fatuina o algorithms eseese atoatoa, quantum algorithms. Mai le sili ona lauiloa quantum algorithms, e tolu e mafai ona iloga:
- (fa'atatau)
- (su'esu'e vave i se fa'amaumauga e le fa'atonuina)
- (tali i le fesili, galuega tumau pe paleni)
Mataupu Faavae
Ma o le eseesega pito sili ona taua o le faʻaogaina o le faʻavae. Mo se komepiuta masani o le fa'afuainumera, fa'atonuga fa'apitoa, faʻavae i luga o le mea moni afai tatou te setiina se tulaga muamua o le faiga ma pasia e ala i se algorithm ua tuʻuina atu, ona tutusa lea o le taunuuga o faʻatusatusaga, e tusa lava po o le a le tele o taimi tatou te faia ai lenei faʻatusatusaga. O le mea moni, o lenei amio o le mea tonu lava lea tatou te faʻamoemoeina mai se komepiuta.
O lo'o fa'aauau le komepiuta quantum fa'atusa, mataupu fa'atatau. O le iʻuga o se algorithm tuʻuina atu i se tulaga muamua na tuʻuina atu fa'ata'ita'iga mai se fa'asoa fa'alavelave fa'atinoga mulimuli o le algorithm fa'atasi ai ma mea sese.
O lenei natura fa'alavelave o le quantum computing e mafua mai i le aano moni o le lalolagi quantum. "E le taʻalo le Atua ma le atulaulau.", o le tala lea a le toeaina o Einstein, ae o faʻataʻitaʻiga uma ma faʻamatalaga i le taimi nei (i le faʻataʻitaʻiga faʻasaienisi o loʻo i ai nei) faʻamaonia le faʻafeagai.
Fa'atinoga fa'aletino o qubits
E pei ona uma ona matou fai atu, o se qubit e mafai ona faʻatusalia e se quantum object, o lona uiga, o se mea faʻaletino e faʻaaogaina ai mea faʻapitoa o loʻo faʻamatalaina i luga. O lona uiga, e tusa lava pe tautala, soʻo se mea faʻaletino o loʻo i ai ni setete e lua ma o nei setete e lua o loʻo i se tulaga maualuga e mafai ona faʻaaogaina e fausia ai se komepiuta quantum.
"Afai e mafai ona tatou tuʻuina se atom i ni tulaga eseese se lua ma pulea i latou, ona i ai lea o lau qubit. Afai e mafai ona tatou faia lenei mea i se ion, o se qubit. E tutusa lava ma le taimi nei. Afai matou te fa'ata'ita'i fa'asagatonu ma fa'asagatau i le taimi e tasi, e iai sau qubit."
o loo i ai к , lea o loʻo vaʻaia ai le tele o faʻatinoga faaletino o le qubit i le taimi nei, o le a matou lisiina le sili ona lauiloa ma taatele:
- ma le tele o isi manatu ese (anion, ma isi)
Mai nei ituaiga uma, o le sili ona atinaʻe o le auala muamua lea e maua ai qubits, faʻavae i luga . , , ma isi ta'aalo ta'uta'ua e fa'aaogaina e fau ai a latou faiga.
Ia, faitau atili mafai qubits mai .
Fa'avae. Auala e galue ai se komepiuta quantum
O mea mo lenei vaega (galuega ma ata) e maua mai le tusiga .
O lea, mafaufau o loʻo ia i tatou le galuega lenei:
E i ai se vaega o tagata e tolu: (A)ndrey, (B)olodya ma (C)eresha. E lua taxi (0 ma le 1).
Ua iloa foi e faapea:
- (A)ndrey, (B)olodya o uo
- (A)ndrey, (C)eresha o fili
- (B)olodya ma (C)eresha o fili
Galuega: Tuu tagata i taxi ina ia faapena Max(uo) и Min(fili)
Fua faatatau: L = (numera o uo) - (numera o fili) mo avanoa nofomau taitasi
TAUA: I le manatu e leai ni heuristics, e leai se fofo sili ona lelei. I lenei tulaga, o le faʻafitauli e naʻo se suʻesuʻega atoa o filifiliga e mafai ona foia.
Fofo i luga o se komepiuta masani
E faʻafefea ona foia lenei faʻafitauli i luga o se komepiuta masani (super) (poʻo le fuifui) - e manino lava e mana'omia lou su'esu'e i filifiliga uma e mafai. Afai e iai la tatou multiprocessor system, ona mafai lea ona tatou fa'atusaina le fa'atusatusaga o fofo i le tele o fa'agaioiga ona aoina lea o fa'ai'uga.
E 2 a matou avanoa e nonofo ai (ta'avale 0 ma le taxi 1) ma le 3 tagata. Avanoa fofo 2 ^ 3 = 8. E mafai foʻi ona e alu i le 8 filifiliga e faʻaaoga ai se calculator, e le o se faʻafitauli. Ia tatou fa'afaigata le fa'afitauli - e 20 tagata ma lua pasi, o le avanoa e fofo ai 2^20 = 1. E leai foi se mea faigata. Sei o tatou faatupulaia le numera o tagata i le 2.5 taimi - ave le 50 tagata ma le lua nofoaafi, o le avanoa e fofo ai nei. 2^50 = 1.12 x 10^15. O se komepiuta masani (super) ua amata ona i ai ni faʻafitauli matuia. Sei o tatou faateleina le numera o tagata i le 2 taimi, 100 tagata o le a tuuina mai ia i tatou ua uma 1.2 x 10 ^ 30 filifiliga e mafai.
O le mea lena, e le mafai ona fuafuaina lenei galuega i se taimi talafeagai.
Feso'ota'i se supercomputer
O le komepiuta sili ona malosi i le taimi nei o le numera 1 o o lona uiga , gaosiga 122 . Seʻi tatou manatu tatou te manaʻomia le 100 gaioiga e fuafua ai se tasi filifiliga, ona foia lea o le faʻafitauli mo le 100 tagata tatou te manaʻomia:
(1.2 x 10^30 100) / 122×10^15 / (606024365) = 3 x 10^37 tausaga.
Pei ona mafai ona tatou vaʻai a'o fa'atupula'ia le tele o fa'amaumauga muamua, e fa'atupula'ia le avanoa o fofo e tusa ai ma se tulafono malosi, i le tulaga lautele, mo N bits o loʻo i ai le 2 ^ N avanoa e mafai ai ona fofo, lea mo N laiti (100) e tuʻuina mai ia i tatou se avanoa e le faʻatatauina (i le tulaga tekinolosi o loʻo i ai nei).
E i ai ni isi auala? E pei ona e mateina, ioe, e iai.
Ae tatou te leʻi oʻo i le faʻafefea ma pe aisea e mafai ai e komipiuta quantum ona foia lelei faʻafitauli faʻapenei, seʻi o tatou faʻaalu sina taimi e toe faʻamatalaina ai. fa'asoa fa'alavelave. Aua e te popole, o se toe iloiloga lenei, o le a leai se matematika faigata iinei, o le a matou faia le faʻataʻitaʻiga masani ma se ato ma polo.
Na'o sina tu'ufa'atasiga la'ititi, a'oa'oga fa'apea ma se su'ega uiga ese
Tatou ave se taga ma tuu i totonu 1000 papa'e ma 1000 polo uliuli. O le a matou faia se faʻataʻitaʻiga - ave i fafo le polo, tusi i lalo le lanu, toe faʻafoʻi le polo i le ato ma faʻafefiloi polo i totonu o le ato.
Na faia le faʻataʻitaʻiga 10 taimi, toso mai i fafo polo uliuli e 10. Masalo? E matua'i. E maua mai e lenei faʻataʻitaʻiga soʻo se manatu talafeagai o le tufatufaina moni i totonu o le ato? E manino lava e leai. O le a le mea e tatau ona fai - sa'o, itoe fai le fa'ata'ita'iga mo le miliona taimi ma fa'atatau le ala o polo uliuli ma pa'epa'e. Matou te maua, mo se faʻataʻitaʻiga 49.95% uliuli ma 50.05% paepae. I lenei tulaga, o le fausaga o le tufatufaga lea tatou te faataitai ai (ave i fafo le polo e tasi) ua sili atu pe itiiti foi le manino.
O le mea autu o le malamalama i lena mea o le fa'ata'ita'iga lava ia e iai lona uiga fa'apitoa, faʻatasi ai ma le tasi faʻataʻitaʻiga (polo) matou te le iloa le fausaga moni o le tufatufaina, e mana'omia ona toe fai le fa'ata'ita'iga i le tele o taimi ma averesi i'uga.
Tatou fa'aopoopo i la tatou ato 10 lanu mumu ma le 10 lanu meamata (sese). Se'i o tatou toe fai le fa'ata'ita'iga fa'a 10 taimi. INtoso mai 5 mumu ma 5 lanu meamata. Masalo? Ioe. E mafai ona tatou fai atu se mea e uiga i le tufatufaina moni - Leai. O le a le mea e tatau ona fai - lelei, e te malamalama.
Ina ia maua se malamalamaga i le fausaga o se tufatufaga e ono tutupu mai, e mana'omia le fa'ata'ita'i pea o taunu'uga ta'ito'atasi mai lea fa'asoa ma ave fa'atatau i'uga.
Fa'afeso'ota'i a'oa'oga ma fa'atinoga
Ia nai lo polo uliuli ma pa'epa'e, se'i o tatou ave polo piliati ma tu'u i totonu o se ato 1000 polo ma le numera 2, 1000 ma le numera 7 ma le 10 polo ma isi numera. Sei o tatou vaai faalemafaufau i se tagata faataitai ua aoaoina i ni taga faigofie (ave i fafo se polo, tusi i lalo le numera, toe tuu le polo i totonu o le ato, faafefiloi polo i totonu o le ato) ma na te faia lenei mea i le 150 microseconds. Ia, o se fa'ata'ita'iga fa'apenei i le saoasaoa (e le o se fa'asalalauga fa'asaina!!!). Ma i le 150 sekone o le a mafai ai ona ia faia le matou faʻataʻitaʻiga 1 miliona taimi ma tuuina mai ia i matou i'uga averesi.
Na latou nofo i lalo le tagata suʻesuʻe, avatu ia te ia se ato, liliu ese, faʻatali mo le 150 sekone ma maua:
numera 2 - 49.5%, numera 7 - 49.5%, numera o totoe i le aofaʻi - 1%.
Ioe e sa'o, la matou ato o se komepiuta quantum ma se algorithm e foia ai lo tatou faafitauli, ma o polo o ni fofo talafeagai. Talu ai e lua fofo sa'o, o lona uiga o le a tu'uina mai e se komipiuta quantum so'o se tasi o nei vaifofo talafeagai e tutusa le avanoa, ma 0.5% (10/2000) mea sese, lea o le a tatou talanoaina mulimuli ane.
Ina ia maua le faʻaiʻuga o se komipiuta quantum, e tatau ona e faʻatautaia le quantum algorithm i le tele o taimi i luga o le seti faʻamaumauga tutusa ma averesi le iʻuga.
Scalability o se komepiuta quantum
Mafaufau la mo se galuega e aofia ai le 100 tagata (avanoa fofo 2^100 matou te manatua lenei mea), e na o le lua foi filifiliga sao. Ma, afai tatou te ave 100 qubits ma tusi se algorithm e faʻatatauina la tatou galuega faʻamoemoe (L, vaʻai i luga) i luga o nei qubits, ona tatou maua lea o se ato o le ai ai le 1000 polo ma le numera o le tali saʻo muamua, 1000 ma le numera o le tali sao lona lua ma le 10 polo ma isi numera. Ma i totonu o le 150 sekone e tasi o le a tuʻuina mai e le matou tagata suʻesuʻe se faʻatusatusaga o le avanoa e tufatufa ai tali saʻo.
Ole taimi ole fa'atinoina ole quantum algorithm (fa'atasi ai ma nisi o manatu) e mafai ona fa'apea ole O(1) tumau e fa'atatau ile fua ole avanoa fofo (2^N).
Ma o le mea tonu lava lea a le komepiuta quantum - taimi tumau e tusa ai ma le faateleina o le lavelave tulafono malosi o le avanoa fofo o le ki.
Qubit ma lalolagi tutusa
E faapefea ona tupu lenei mea? O le a le mea e mafai ai e se komipiuta quantum ona faia fa'atatau vave? O mea uma e uiga i le natura quantum o le qubit.
Vaʻai, matou te fai atu o le qubit e pei o se mea faʻatau iloa se tasi o ona setete e lua pe a matauina, ae i le "natura vao" o loo i totonu superpositions o setete, o lona uiga, o loʻo i totonu o ona tuaoi uma i le taimi e tasi (ma se mea e ono tupu).
Ave (A)ndreya ma mafaufau i lona tulaga (o fea le taavale - 0 poʻo le 1) o se qubit. Ona tatou maua lea (i le quantum space) lalolagi tutusa e lua, i le tasi (A) nofo i le taxi 0, i se isi lalolagi - ile taxi 1. I le lua taxi i le taimi e tasi, ae i ai se avanoa e maua ai i totonu o latou taʻitasi i le taimi o le matauina.
Ave (B) talavou ma ia tatou mafaufau foi i lona tulaga o se qubit. E lua isi lalolagi tutusa e tulaʻi mai. Ae mo le taimi nei o nei paga o lalolagi (A) и (AT) aua le fegalegaleai. O le a le mea e tatau ona fai e fai ai fesootai faiga? E saʻo, matou te manaʻomia nei qubits nonoa (fenumiai). Tatou ave ma fenumiai (A) ma le (B) - matou te maua se faiga quantum o lua qubits (A, B), iloa i totonu ia te ia lava fa felagolagomai lalolagi tutusa. Faaopoopo (S)ergey ma matou maua se faiga o tolu qubits (ABC), faatino valu felagolagomai lalolagi tutusa.
O le ute o le quantum computing (o le faʻatinoina o se filifili o faitotoa quantum i luga o se faiga o qubits fesoʻotaʻi) o le mea moni o le faʻatusatusaga e tupu i lalolagi tutusa uma i le taimi e tasi.
Ma e le afaina po o le a le tele oi latou, 2^3 po o le 2^100, le quantum algorithm o le a faʻataunuʻuina i se taimi e gata ai i luga o nei lalolagi tutusa uma ma o le a tuʻuina mai ia i matou se faʻaiʻuga, o se faʻataʻitaʻiga mai le tufatufaina o avanoa o tali a le algorithm.
Mo se malamalama sili atu, e mafai e se tasi ona mafaufau i lena mea ose komepiuta quantum i le quantum level e 2^N fa'agasolo fofo tutusa, e galulue uma i latou i se filifiliga e tasi, ona aoina lea o taunuuga o le galuega - ma tuuina mai ia i tatou le tali i le tulaga o se superposition o le fofo (tufatufaina o tali), lea matou te fa'ata'ita'i tasi i taimi ta'itasi (mo su'ega ta'itasi).
Manatua le taimi e manaʻomia e le matou suʻega (150µs) e faʻatino le faʻataʻitaʻiga, o le a aoga tele ia i tatou, pe a tatou talanoa e uiga i faʻafitauli autu o komipiuta quantum ma le taimi o le decoherence.
Quantum algorithms
E pei ona taʻua muamua, o algorithms masani e faʻavae i luga o le binary logic e le faʻaogaina i se komipiuta quantum e faʻaaoga ai le quantum logic (quantum gates). Mo ia, e tatau ona maua ni mea fou e faʻaaogaina atoatoa le gafatia o loʻo iai i le natura quantum o komepiuta.
O algorithms sili ona lauiloa i aso nei o:
E le pei o mea masani, quantum computers e le lautele.
E na o se numera itiiti o quantum algorithms ua maua i le taimi nei.
Спасибо mo le sootaga i , o se nofoaga e tusa ai ma le tusitala (), o sui sili ona lelei o le lalolagi quantum-algorithmic ua aoina ma faʻaauau ona aoina.
I totonu o lenei tusiga o le a tatou le auiliiliina auiliiliga quantum algorithms; o loʻo i ai le tele o mea sili ona lelei i luga o le Initaneti mo soʻo se laʻasaga lavelave, ae e manaʻomia pea ona tatou faʻapuupuu le tolu sili ona lauiloa.
Shor's algorithm.
Ole quantum algorithm e sili ona lauiloa (na faia i le 1994 e le English mathematician ), lea e fa'atatau i le fo'ia o le fa'afitauli o le fa'avasegaina o fuainumera i mea taua (factorization problem, discrete logarithm).
O le algorithm lea o loʻo taʻua e fai ma faʻataʻitaʻiga pe a latou tusia e le o toe mamao ae faʻatamaia au faiga faʻatupe ma upu faʻaulu. Mafaufau o le umi o ki o loʻo faʻaaogaina i aso nei e le itiiti ifo i le 2048 bits, e leʻi oʻo mai le taimi mo se pulou.
I le taimi nei, sili atu nai lo le tauagafau. Fa'ai'uga Fa'avasega sili ma le Algorithm a Shor - Numera и , lea e itiiti ifo nai lo le 2048 bits. Mo fa'ai'uga o totoe mai le laulau, e ese faʻatusatusaga, ae oʻo lava i le taunuuga sili e tusa ai ma lenei algorithm (291311) e matua mamao lava mai le faʻaoga moni.
E mafai ona e faitau atili e uiga i le Shor's algorithm, mo se faʻataʻitaʻiga,. E uiga i le fa'atinoga fa'atino - .
Se tasi o lavelave ma mana mana'omia e fa'ailoga se numera 2048-bit o se komepiuta ma . Matou te momoe filemu.
Grover's algorithm
- fo'ia le fa'afitauli o le fa'avasegaina, o lona uiga, o le sailia o se fofo o le fa'atusa F(X) = 1, o fea le F от n fesuiaiga. Na fa'atuina mai e se tagata Amerika matematika в .
E mafai ona fa'aoga le algorithm a Grover e su'e ai и faasologa numera. E le gata i lea, e mafai ona faʻaaogaina e foia ai fa'afitauli e ala i se su'esu'ega mae'ae'a i le tele o fofo talafeagai. O lenei mea e ono a'afia ai le tele o le saoasaoa fa'atusatusa i fa'asologa masani, e ui lava e aunoa ma le tu'uina atu "" faalaua'itele.
E mafai ona e faitau atilipoʻo . Ae o lo O loʻo i ai se faʻamatalaga lelei o le algorithm e faʻaaoga ai le faʻataʻitaʻiga o atigipusa ma se polo, ae, o le mea e leaga ai, mo mafuaaga e le mafai ona pulea e se tasi, o lenei saite e le tatalaina mo au mai Rusia. Afai e iai ua poloka foi, o lea la o se aotelega puupuu:
Grover's algorithm. Vaai faalemafaufau o lo'o i ai ni au fasi pusa faanumera o pusa tapuni. E gaogao uma se'i vagana le tasi, o lo'o i ai se polo. O lau galuega: saili le numera o le pusa o loʻo i ai le polo (o lenei numera le iloa e masani ona faʻaalia e le mataitusi w).
E faapefea ona foia lenei faafitauli? O le auala sili ona faavalevalea o le feauauai i le tatalaina o pusa, ma e le o toe umi ae e tau atu i se pusa ma se polo. I le averesi, e fia ni pusa e mana'omia ona siaki a'o le'i maua se pusa e iai se polo? I le averesi, e tatau ona e tatalaina pe a ma le afa o N/2 pusa. O le mea autu iinei afai tatou te faʻateleina le numera o pusa i le 100 taimi, o le averesi o numera o pusa e manaʻomia ona tatala aʻo leʻi maua le pusa ma le polo o le a faʻateleina foi i le 100 taimi tutusa.
Se'i o tatou toe faia se tasi o faamalamalamaga. Aua neʻi tatou tatalaina pusa i tatou lava i o tatou lima ma siaki pe o iai se polo i totonu o taʻitasi, ae o loʻo i ai se tagata faufautua, taʻu o ia o Oracle. Matou te taʻu atu i le Oracle, "siaki le pusa numera 732," ma le Oracle faʻamaoni siaki ma tali, "e leai se polo i le pusa numera 732." I le taimi nei, nai lo le taʻu atu pe fia ni pusa matou te manaʻomia e tatala i le averesi, matou te fai atu "e fia taimi i le averesi e tatau ona matou o atu i le Oracle ina ia maua ai le numera o le pusa ma le polo"
E foliga mai afai tatou te faaliliuina lenei faafitauli i pusa, se polo ma le Oracle i le gagana quantum, tatou te maua se taunuuga ofoofogia: e suʻe le numera o se pusa ma se polo i totonu o N pusa, e tatau ona tatou faʻalavelaveina le Oracle naʻo le SQRT. (N) taimi!
O lona uiga, o le lavelave o le galuega suʻesuʻe e faʻaaoga ai Grover's algorithm e faʻaititia e le sikuea sikuea o taimi.
Deutsch-Jozi algorithm
Deutsch-Jozsa algorithm (e taua foi o le Deutsch-Jozsa algorithm) - [quantum algorithm](%D0%B0%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC), предложенный и в , ma avea ma se tasi o faʻataʻitaʻiga muamua o algorithms fuafuaina e faʻatinoina i luga . _
O le faafitauli a Deutsch-Jozsi o le fuafuaina lea pe o se galuega a le tele o fesuiaiga binary F(x1, x2, ... xn) e tumau (e ave le tau 0 poʻo 1 mo soʻo se finauga) pe paleni (mo le afa o le vaega e manaʻomia. le tau 0, mo le isi afa 1). I lenei tulaga, ua manatu o se priori iloa o le galuega a le o se tumau pe paleni.
E mafai foi ona e faitau . O se faʻamatalaga faigofie:
O le Deutsch (Deutsch-Jozsi) algorithm e faʻavae i luga o le malosi malosi, ae faʻatagaina e fai vave nai lo le masani. Vaʻai faalemafaufau o loʻo i ai se tupe siliva i luga o le laulau ma e tatau ona e suʻeina pe faʻasese pe leai. Ina ia faia lenei mea, e tatau ona e vaʻavaʻai faalua i le tupe ma fuafua: "ulu" ma "siʻusiʻu" e moni, lua "ulu", lua "siʻusiʻu" e pepelo. O lea la, afai e te faʻaaogaina le Deutsch quantum algorithm, ona mafai lea ona faia lenei filifiliga i le tasi tepa - fua.
Faʻafitauli o komepiuta quantum
Pe a mamanuina ma faʻaogaina komipiuta quantum, o saienitisi ma inisinia e feagai ma le tele o faʻafitauli, lea e oʻo mai i le taimi nei ua foia i tulaga eseese o le manuia. Ae faimai foi () e mafai ona iloa fa'asologa o fa'afitauli nei:
- Maaleale i le siosiomaga ma fegalegaleaiga ma le siosiomaga
- Fa'aputuina o mea sese i le taimi o fa'atatauga
- Faigata i le amataga amata o setete qubit
- Faigata i le fatuina o faiga e tele-qubit
Ou te matua fautuaina e faitau le tusiga "”, aemaise o faamatalaga i ai.
Seʻi o tatou faʻatulagaina faʻafitauli autu uma i ni vaega tetele se tolu ma vaʻavaʻai totoʻa i latou taʻitasi:
Fa'aleaogaina
.
Quantum setete mea maaleale telequbits i se tulaga lavelave e matua le mautu, so'o se a'afiaga mai fafo e mafai (ma e) fa'aumatia lenei feso'ota'iga. O se suiga i le vevela e ala i se vaega itiiti o se tikeri, mamafa, se photon fa'afuase'i o lele lata ane - o nei mea uma e fa'aleagaina ai la tatou faiga.
Ina ia foia lenei faafitauli, ua fausia ai le sarcophagi maualalo, lea o le vevela (-273.14 tikeri Celsius) e laʻititi i luga aʻe o le zero atoatoa, faʻatasi ai ma le tuʻufaʻatasia maualuga o le potu i totonu ma le gaioiga mai mea uma (mafai) aʻafiaga o le siosiomaga i fafo.
O le maualuga o le olaga o se quantum system o le tele o qubits ua lavelave, lea e tumau ai ona meatotino quantum ma e mafai ona faʻaaogaina mo faʻatusatusaga, ua taʻua o le decoherence time.
I le taimi nei, o le decoherence taimi i fofo quantum sili ona lelei i luga o le faasologa o sefulu ma le selau microseconds.
E i ai se matagofie o fea e te va'ai ai o faiga quantum uma na faia. O lenei tusiga e aofia ai naʻo le lua pito i luga e fai ma faʻataʻitaʻiga - mai le IBM ma mai . E pei ona mafai ona tatou vaʻavaʻai, o le taimi o le decoherence (T2) e le sili atu i le 200 μs.
Ou te leʻi mauaina faʻamatalaga saʻo i luga o Sycamore, ae i le tele lua numera ua tu'uina atu - 1 miliona fa'atatau ile 200 sekone, i se isi mea - mo 130 sekone e aunoa ma le leiloa o faailoilo pulea, ma isi.. I soo se tulaga, e maua ai e lenei mea ia i tatou taimi decoherence e tusa ma le 150 μs. Manatua a tatou fa'ata'ita'i ma se taga? Ia, o ia lea.
| Igoa komepiuta | N Qubits | Max paga | T2 (µs) |
| IBM Q Faiga Muamua | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~ 150-200 |
O le a le mea e faamata'uina ai i tatou e le decoherence?
O le fa'afitauli autu o le a mae'a le 150 μs, o le a amata ona fa'atupuina mai le pa'o pa'epa'e fa'apea a le matou faiga fa'akomepiuta o N qubits fa'aletonu nai lo le fa'asoasoaina o fofo sa'o.
O lona uiga, tatou te manaʻomia:
- Amata le faiga qubit
- Fa'atino se fa'atatau (filifiliga o fa'agaioiga faitoto'a)
- Faitau i'uga
Ma fai nei mea uma ile 150 microseconds. E leai sou taimi - o le taunuuga na liua i se maukeni.
Ae le na o le pau lena…
Mea sese
E pei ona matou fai atu, quantum process ma quantum computing e fa'alavelave i le natura, e le mafai ona tatou 100% mautinoa i soo se mea, ae na o sina avanoa. Ua atili faateteleina le tulaga ona o le mea moni e faapea quantum computing e fa'aletonu. O ituaiga autu o mea sese i le quantum computing o:
- O mea sese o le Decoherence e mafua mai i le lavelave o le faiga ma fegalegaleaiga ma le siosiomaga i fafo
- Fa'ailoga fa'akomupiuta faitoto'a (ona o le natura quantum o fa'atusatusaga)
- Sese i le faitauina o le tulaga mulimuli (i'uga)
O mea sese e feso'ota'i ma le decoherence, e aliali mai i le taimi lava tatou te faʻalavelave ai a tatou qubits ma amata ona fai faʻatusatusaga. O le tele o qubits tatou te lavelavea, o le sili atu ona faigata le faiga, ma o le faigofie foi ona faaumatia. Sarcophagi maualalo maualalo, potu puipui, o nei togafiti faʻatekonolosi uma e faʻatatau tonu i le faʻaitiitia o le numera o mea sese ma faʻalauteleina le taimi o le decoherence.
Faitotoa sese fa'akomupiuta - soʻo se gaioiga (faitotoa) i luga o qubits e mafai, faʻatasi ai ma se mea e ono tupu, faʻaiʻu i se mea sese, ma faʻatino le algorithm tatou te manaʻomia e faʻatino ai le faitau selau o faitotoa, mafaufau i mea tatou te maua i le faaiuga o le faʻatinoga o la tatou algorithm. O le tali masani i le fesili o le "O le a le avanoa e feiloai ai ma se tainasoa i se lifi?" - 50x50, pe e te feiloaʻi pe leai.
O le faʻafitauli o loʻo faʻateleina i le mea moni o metotia faʻasaʻo masani (faʻasologa o faʻatusatusaga ma averesi) e le aoga i le lalolagi quantum ona o le leai-cloning theorem. Mo i quantum computing sa tatau ona faufau . I le tautala fa'alata, matou te ave N qubits masani ma fai le 1 o latou qubit talafeagai fa'atasi ai ma se fa'aletonu maualalo.
Ae o lea ua tulai mai se isi faafitauli- numera atoa o qubits. Vaai, tatou fai mai o loʻo i ai le tatou processor ma le 100 qubits, lea e 80 qubits e faʻaaogaina mo le faʻasaʻoina o mea sese, ona totoe ai lea o le 20 mo faʻatusatusaga.
Sese i le faitauina o le iuga mulimuli - e pei ona tatou manatua, o le taunuuga o le quantum calculations ua tuuina mai ia i tatou i le pepa fa'asoasoaina o tali. Ae o le faitauina o le tulaga mulimuli e mafai foi ona toilalo i se mea sese.
I lea lava tulaga O lo'o i ai laulau fa'atusatusa o fa'agaioiga i tulaga sese. Mo le faʻatusatusaga, seʻi o tatou faʻaogaina tutusa gaioiga e pei o le faʻataʻitaʻiga muamua - IBM и :
| komepiuta | 1-Fa'amaoni Faitotoa Qubit | 2-Fa'amaoni Faitotoa Qubit | Faitau Faamaoni |
| IBM Q Faiga Muamua | 99.96% | 98.31% | - |
| Google Sycamore | 99.84% | 99.38% | 96.2% |
o o se fua o le tutusa o tulaga quantum e lua. O le tele o le mea sese e mafai ona faʻamatala faʻaalia o le 1-Fidelity. E pei ona mafai ona tatou vaʻaia, o mea sese i luga o le 2-qubit gates ma le faitau tusi o le faʻalavelave autu lea i le faʻatinoina o algorithms faigata ma umi i luga o komipiuta quantum o iai.
E mafai foi ona e faitau tausaga mai e foia ai le faafitauli o le faasa'oina o mea sese.
Fa'asologa o galuega
I le teori tatou te fausia ma faagaoioia taamilosaga o le tele o qubits ua lavelavea, o le mea moni e sili atu ona lavelave mea uma. O meataalo quantum uma (processors) o loʻo iai e fausia i se auala e maua ai le leai o se tiga lavelavea o le tasi qubit na o ona tuaoi, e le sili atu i le ono.
Afai tatou te manaʻomia le faʻalavelaveina o le 1st qubit, fai mai, ma le 12th, ona tatau lea ona tatou fausia se filifili o galuega fa'aopoopo fa'aopoopo, e aofia ai qubits faaopoopo, ma isi, lea e faʻateleina ai le tulaga o mea sese. Ioe, ma aua ne'i galo taimi fa'aletonu, masalo o le taimi e te maeʻa ai le faʻafesoʻotaʻi o qubits i le matagaluega e te manaʻomia, o le a muta le taimi ma o le a liliu le matagaluega atoa i totonu. manaia pa'epa'e pa'epa'e generator.
Aua nei galo foi lena mea E ese le fausaga o masini fa'akomepiuta uma, ma o le polokalame o loʻo tusia i le emulator i le "all-to-all connectivity" mode o le a manaʻomia ona "toe tuʻufaʻatasia" i totonu o le fausaga o se vaʻa faapitoa. E iai lava e fai lea ta’otoga.
Ole maualuga ole feso'ota'iga ma le numera maualuga ole qubits mo tupe meataalo pito i luga:
| Igoa komepiuta | N Qubits | Max paga | T2 (µs) |
| IBM Q Faiga Muamua | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~ 150-200 |
Ma, mo se faʻatusatusaga, laulau ma faʻamatalaga mai le augatupulaga muamua o processors. Faatusatusa le numera o qubits, decoherence taimi ma mea sese fua ma mea ua tatou maua nei ma le tupulaga fou. Ae ui i lea, o le alualu i luma e tuai, ae o loʻo gaoioi.
O lea:
- Ole taimi nei e leai ni fausaga fa'afeso'ota'i atoatoa ma> 6 qubits
- Ina ia faʻapipiʻi qubit 0 s i luga o se gaioiga moni, mo se faʻataʻitaʻiga, qubit 15 atonu e manaʻomia ai le tele o gaioiga faʻaopoopo.
- Tele gaioiga -> sili atu mea sese -> faʻamalosia malosi o le decoherence
O taunuʻuga
Decoherence o le moega Procrustean o fa'asologa fa'aonaponei quantum. E tatau ona matou faʻaogaina mea uma i le 150 μs:
- Amataina o le tulaga muamua o qubits
- Fa'atulagaina o se fa'afitauli i le fa'aogaina o faitoto'a quantum
- Fa'asa'o mea sese e maua ai fa'ai'uga anoa
- Faitau le i'uga
E oo mai i le taimi nei o taunuuga e le fiafia, e ui i lea fai mai e ausia le 0.5s taimi fa'amaumau fa'atasi i luga o se komipiuta quantum fa'avae i :
Matou te fuaina le taimi faʻatasi qubit e sili atu i le 0.5 s, ma faʻatasi ai ma le talipupuni mageta matou te faʻamoemoe e faʻaleleia lenei mea e umi atu nai lo le 1000 s
E mafai foi ona e faitau e uiga i lenei tekinolosi pe mo se faataitaiga .
O le tulaga e sili atu ona faigata i le mea moni e faapea pe a faia faʻatusatusaga lavelave e manaʻomia le faʻaogaina o faʻasologa o faʻatonuga o mea sese, lea e 'ai uma ai le taimi ma avanoa qubits.
Ma le mea mulimuli, o fausaga faʻaonaponei e le faʻatagaina le faʻatinoina o fuafuaga faʻalavelave e sili atu nai lo le 1 i le 4 poʻo le 1 i le 6 i se tau maualalo.
Auala e foia ai faafitauli
Ina ia foia faʻafitauli o loʻo i luga, o loʻo faʻaaogaina nei auala ma metotia:
- Fa'aaogaina o potu malulu e maualalo le vevela (10 mK (-273,14°C))
- Fa'aaogā iunite fa'apolokalame e sili ona puipuia mai a'afiaga i fafo
- Fa'aaogāina Faiga Fa'asa'o Fa'atonu Fa'atonu (Logic Qubit)
- Fa'aaogā optimizers pe a fa'apolokalame ta'amilosaga mo se fa'atonuga fa'apitoa
O loʻo faʻatinoina foʻi suʻesuʻega e faʻatatau i le faʻateleina o le taimi o le faʻaogaina, suʻesuʻe mo mea fou (ma faʻaleleia atili) faʻatinoga faʻaletino o mea faʻapitoa, faʻataʻitaʻiina o faʻasalalauga, ma isi, ma isi. O loʻo i ai le alualu i luma (vaai i luga i uiga o meataalo muamua ma aso nei), ae o le taimi nei e telegese, matua, telegese.
D-Vave
D-Wave 2000Q 2000-qubit komepiuta. Punavai:
I le lotolotoi o le faʻasalalauga a Google o le ausiaina o le maualuga maualuga e faʻaaoga ai le 53-qubit processor, и mai le kamupani D-Wave, lea o le numera o qubits i le afe, e fai si fenumiai. Ia, e moni lava, afai na mafai e le 53 qubits ona ausia le maualuga maualuga, o le a le mea e mafai e se komepiuta ma 2048 qubits? Ae le o mea uma e lelei tele ...
I se faapuupuuga (maua mai le wiki):
Komepiuta galue i le mataupu faavae (), e mafai ona fo'ia se vaega fa'atapula'a o fa'afitauli fa'apitoa, ma e le talafeagai mo le fa'atinoina o fa'ata'ita'iga fa'asologa masani ma quantum gates.
Mo nisi fa'amatalaga e mafai ona e faitau, mo se fa'ata'ita'iga, , (faʻaeteete, atonu e le tatalaina mai Rusia), poʻo в mai lona . I le auala, ou te matua fautuaina lava le faitauina o lana blog i le lautele, e tele mea lelei iina
I se tulaga lautele, mai lava i le amataga o faʻasalalauga, sa i ai fesili a le sosaiete faʻasaienisi e uiga i komepiuta D-Wave. Mo se faʻataʻitaʻiga, i le 2014, na fesiligia e IBM le mea moni o le D-Wave Na oʻo i le tulaga i le 2015, Google, faʻatasi ai ma le NASA, faʻatau se tasi o nei komipiuta quantum ma ina ua maeʻa suʻesuʻega. , ioe, e galue le komepiuta ma fuafua le faʻafitauli vave nai lo le masani. E mafai ona e faitau atili e uiga i faʻamatalaga a Google ma mo se faataitaiga .
O le mea autu o komepiuta D-Wave, ma a latou selau ma afe o qubits, e le mafai ona faʻaaogaina e faʻatatau ma faʻatautaia quantum algorithms. E le mafai ona e faʻataʻitaʻiina le algorithm a Shor ia i latou, mo se faʻataʻitaʻiga. Pau lava le mea e mafai ona latou faia o le faʻaaogaina o masini faʻapitoa e foia ai se faʻafitauli faʻapitoa. E mafai ona tatou manatu o le D-Wave o se quantum ASIC mo se galuega patino.
O sina mea itiiti e uiga i quantum computer emulation
Quantum computing e mafai ona faʻataʻitaʻiina i luga o se komepiuta masani. E moni, :
- Ole tulaga ole qubit e mafai numera lavelave, nofoia mai le 2x32 i le 2x64 bits (8-16 bytes) faʻalagolago i le fausaga o le gaosiga.
- O le setete o N qubits fesoʻotaʻi e mafai ona faʻatusalia o 2^N numera lavelave, i.e. 2^(3+N) mo le 32-bit architecture ma le 2^(4+N) mo le 64-bit.
- O se fa'agaioiga quantum i N qubits e mafai ona fa'atusalia e se matrix 2^N x 2^N.
Ona:
- Ina ia teuina setete faʻataʻitaʻiga o 10 qubits, 8 KB e manaʻomia
- Mo le teuina o setete o 20 qubits e te manaʻomia le 8 MB
- Ina ia teuina setete o 30 qubits, 8 GB e manaʻomia
- 40 Terabytes e manaʻomia e teu ai setete o 8 qubits
- Ina ia teuina setete o 50 qubits, 8 Petabytes e manaʻomia, ma isi.
Mo faʻatusatusaga, () e na'o le 2.8 Petabytes le manatua.
- 49 qubit na tuʻuina atu i le tausaga talu ai i le supercomputer sili a Saina ()
O le tapula'a o le fa'ata'ita'iina o se komipiuta quantum i faiga masani e fa'atatau i le aofa'i o le RAM e mana'omia e teu ai le tulaga o qubits.
Ou te fautuaina foi le faitau . Mai iina:
E ala i le faʻagaioiga - mo le faʻataʻitaʻiga saʻo o se taʻaloga 49-qubit e aofia ai le 39 "taamilosaga" (tutoʻatasi laulau o faitotoʻa) 2^63 fa'atelega lavelave - 4 Pflops o se supercomputer mo le 4 itula
O le faʻataʻitaʻiina o le 50+ qubit quantum computer i luga o faiga masani e manatu e le mafai i se taimi talafeagai. O le mea foi lea na faʻaaogaina ai e Google le 53-qubit processor mo lana suʻega sili ona maualuga.
Quantum computing supremacy.
Ua tuuina mai e Wikipedia ia i tatou le faauigaga o le quantum computing supremacy:
Quantum supremacy - gafatia masini e foia ai faafitauli e le mafai e komepiuta masani ona foia.
O le mea moni, o le ausiaina o le quantum supremacy o lona uiga, mo se faʻataʻitaʻiga, o le faʻavasegaina o numera tele e faʻaaoga ai le Shor algorithm e mafai ona foia i se taimi talafeagai, pe mafai foi ona faʻataʻitaʻiina molelaʻau vailaʻau lavelave i le quantum level, ma isi. O lona uiga, ua oo mai se vaitau fou.
Ae o loʻo i ai se avanoa i le faʻamatalaga o le faʻamatalaga, "lea e le mafai e komepiuta masani ona foia" O le mea moni, o lona uiga afai e te fatuina se komipiuta quantum o 50+ qubits ma faʻataʻitaʻiina se taamilosaga quantum i luga, ona, e pei ona matou talanoaina i luga, o le taunuuga o lenei matagaluega e le mafai ona faʻataʻitaʻiina i luga o se komepiuta masani. O lena lava o le a le mafai e se komepiuta masani ona toe faia le taunuuga o sea matagaluega.
Pe o se fa'ai'uga fa'apea e fa'atatau i le tulaga maualuga moni pe leai, o se fesili fa'afilosofia. Ae malamalama i le mea na faia e Google ma le mea e faʻavae ai talafeagai
Google's Quantum Supremacy Statement
Sycamore 54-qubit processor
O lea la, ia Oketopa 2019, na faʻasalalau e le au atinaʻe Google se tala i le faʻasalalauga faʻasaienisi Natura "" Na faʻasalalau e le au tusitala le ausia o le maualuga maualuga mo le taimi muamua i le talafaasolopito e faʻaaoga ai le 54-qubit Sycamore processor.
Sycamore tala i luga ole laiga e masani ona faasino ile 54-qubit processor poʻo le 53-qubit processor. O le mea moni e tusa ai ma , o le processor faaletino e aofia ai 54 qubits, ae o le tasi oi latou e le o galue ma ua aveesea mai le auaunaga. O le mea lea, o le mea moni o loʻo i ai a matou 53-qubit processor.
I luga o le upega tafaʻilagi iina mea e uiga i lenei autu, o le tikeri e eseese mai i .
Na taʻua mulimuli ane e le vaega o le quantum computing a le IBM . Fai mai le kamupani o se komepiuta masani o le a feagai ma lenei galuega i le tulaga sili ona leaga i le 2,5 aso, ma o le tali o le a sili atu le saʻo nai lo le komepiuta quantum. O lenei fa'ai'uga na faia e fa'atatau i fa'ai'uga o se su'esu'ega fa'ata'ita'iga o le tele o metotia fa'atatau.
Ma, ioe, i lona Sa le mafai ona ou le amanaiaina lenei faamatalaga. Lana faatasi ai ma sooga uma ma e pei ona masani ai, latou te aoga le faʻaaluina o lou taimi. I luga o le nofoaga lenei FAQ, ma ia mautinoa e faitau faʻamatalaga, o loʻo i ai fesoʻotaʻiga i pepa muamua na faʻasalalau i luga ole laiga aʻo leʻi faia le faʻasalalauga aloaia.
O le a le mea na faia e Google? Mo se malamalamaaga auiliili, faitau Aaronson, ae puupuu iinei:
E mafai, ioe, ou te taʻu atu ia te oe, ae ou te lagona le valea. O le faʻatusatusaga e faʻapea: o le tagata faʻataʻitaʻi e faʻatupuina se faʻasologa o le quantum circuit C (o lona uiga, o se faasologa faʻafuaseʻi o le 1-qubit ma le 2-qubit faitotoa i le va o tuaoi lata ane, ma le loloto o, mo se faʻataʻitaʻiga, 20, galue i luga o le 2D network of n. = 50-60 kubits). Ona auina atu lea e le tagata suʻesuʻe le C i le komipiuta quantum, ma fai i ai e faʻaoga C i se tulaga muamua o le 0, fua le iʻuga i le {0,1} faʻavae, toe faʻafoʻi atu le n-bit sequence ( manoa), ma toe fai nisi. afe pe miliona taimi. Mulimuli ane, i le fa'aaogaina o lona malamalama i le C, e faia ai e le tagata su'esu'e se su'ega fa'afuainumera e va'ai ai pe fetaui le taunu'uga ma le fa'amoemoega mai le komipiuta quantum.
Fa'apuupuu lava:
- O se taamilosaga faʻafuaseʻi o le umi 20 o le 53 qubits ua faia e faʻaaoga ai faitotoa
- E amata le matagaluega i le tulaga muamua [0…0] mo le faʻatinoina
- O le gaioiga o le ta'amilosaga o se manoa fa'afuase'i (fa'ata'ita'iga)
- Ole tufatufa ole fa'ai'uga e le fa'afuase'i (fa'alavelave)
- O le tufatufaina o faʻataʻitaʻiga na maua e faʻatusatusa i le faʻamoemoeina
- Fa'ai'u le Quantum Supremacy
O lona uiga, na faʻatinoina e Google se faʻafitauli faʻapipiʻi i luga o le 53-qubit processor, ma faʻavae lana tautinoga o le ausiaina o le maualuga maualuga i luga o le mea moni e le mafai ona faʻataʻitaʻiina sea gaioiga i faiga masani i se taimi talafeagai.
Mo le malamalama - O lenei vaega e le fa'aiti'itia ai le taunu'uga a Google, o le au inisinia e matua maoae lava, ma o le fesili pe mafai ona manatu o lenei mea e sili atu le maualuga pe leai, e pei ona taʻua muamua, e sili atu filosofia nai lo inisinia. Ae e tatau ona tatou malamalama o le mauaina o sea tulaga maualuga, tatou te leʻi agai i luma se laasaga e tasi i le mafai ona faʻatautaia le Shor's algorithm i luga o numera 2048-bit.
Aotelega
Quantum computers ma quantum computing ose mea e matua'i fa'amoemoeina, e matua'i la'ititi lava ma e o'o mai i le taimi nei e itiiti lava se vaega fa'aogaina fa'atekonolosi fa'amatalaga.
O le atinaʻeina o quantum computing o le a (i se aso) e mafai ai ona tatou foia faafitauli:
- Fa'ata'ita'iina faiga fa'aletino lavelave ile tulaga quantum
- E le mafai ona fofoina i luga o se komepiuta masani ona o le lavelave o faʻamatalaga
O faʻafitauli autu i le fatuina ma le faʻaogaina o komepiuta quantum:
- Fa'aleaogaina
- Fa'aletonu (fa'aleaogaina ma le faitoto'a)
- Fa'asologa o le gaosiga (feso'ota'i atoatoa qubit circuits)
Tulaga o iai nei:
- O le mea moni - o le amataga lava .
- E leai se fa'aoga fa'apisinisi MONI (ma e le o manino po'o afea)
O a mea e mafai ona fesoasoani:
- O nisi ituaiga o su'esu'ega fa'aletino e fa'aitiitia ai le tau o uaea ma fa'agaioiga fa'agaioiga
- Su'eina o se mea o le a fa'ateleina ai le taimi fa'aletonu i se fa'atonuga o le tele ma/pe fa'aitiitia mea sese
I loʻu manatu (manaʻo manatu patino), I le faʻataʻitaʻiga faʻasaienisi o loʻo i ai nei o le malamalama, o le a le mafai ona tatou ausia se manuia taua i le atinaʻeina o tekinolosi faʻapitoa, o iinei tatou te manaʻomia ai se faʻaleleia lelei i nisi o vaega o le faʻasaienisi faʻavae poʻo le faʻaaogaina, lea o le a faʻaosofia ai manatu ma metotia fou.
I le taimi nei, o loʻo matou mauaina le poto masani i polokalame quantum, aoina ma fatuina algorithms quantum, suʻega manatu, ma isi, ma isi. O loʻo matou faʻatali mo se faʻalavelave.
iʻuga
I totonu o lenei tusiga, na matou uia tulaga taua i le atinaʻeina o quantum computing ma quantum computers, suʻesuʻeina le mataupu faavae o la latou faʻagaioiga, suʻesuʻeina faʻafitauli autu o loʻo feagai ma inisinia i le atinaʻeina ma le faʻaogaina o quantum processors, ma vaʻavaʻai foi i le tele-qubit. D-komepiuta moni lava. Wave ma Google fa'asilasilaga lata mai o le ausiaina o le quantum supremacy.
O loʻo tuʻua i tua o vaaiga o loʻo i ai fesili o le faʻatulagaina o komipiuta quantum (gagana, auala, metotia, ma isi) ma fesili e fesoʻotaʻi ma le faʻatinoga faʻapitoa faaletino o processors, pe faʻafefea ona pulea qubits, fesoʻotaʻi, faitau, ma isi. Atonu o le a avea lea ma autu o le isi mataupu po o mataupu o sosoo mai.
Faafetai mo lou gauai, ou te faamoemoe o le a aoga lenei tusiga i se tasi.
(MA)
Faʻafetai
mo le toe su'esu'eina ma fa'amatalaga i le fa'apogai o tusitusiga, fa'apea fo'i ma le tala
mo fa'amatalaga 'oa i luga , ma e le gata ia te ia, lea na fesoasoani tele ia te au e iloa ai lenei paso.
Mo tusitala uma o tala ma lomiga o latou mea na faʻaaogaina i le tusiaina o lenei tusiga.
Lisi o punaoa
Mataupu o le taimi nei mai le [The National Academies Press]
Tala mai Habr (fa'asologa fa'afuase'i)
Le fa'avasegaina (ae le itiiti ifo le manaia) tala mai le Initaneti
Kosi ma lauga
puna: www.habr.com