Kumbuyuutarrada Quantum iyo xisaabinta tirada - cusub , kaas oo lagu daray goobta xogtayada , iyo ereyo kale oo tignoolajiyada sare leh. Isla markaana, marna ma awoodin in aan internetka ka helo waxyaabo isku dhejinaya halxiraalaha madaxayga la yiraahdo "sida kombayuutarrada quantumku u shaqeeyaan". Haa, waxaa jira shaqooyin badan oo aad u wanaagsan, oo ay ku jirto Habr (eeg. ), faallooyinka kuwaas oo, sida caadada ah, xitaa xog badan oo faa'iido leh, laakiin sawirka madaxayga, sida ay yiraahdaan, ma soo kordhin.
Dhowaanna asxaabtayda ayaa ii yimi oo waxay i weydiiyeen, “Ma fahantay sida kombayutarka quantumku u shaqeeyo? ma noo sheegi kartaa? Kadibna waxaan ogaaday inaanan ahayn ka kaliya ee ay dhibaato ka haysato isku-dubarid sawir isku dhafan oo madaxayga ah.
Natiijo ahaan, waxaa la isku dayay in la ururiyo macluumaadka ku saabsan kombuyuutarrada quantum-ka oo loo sameeyo wareeg macquul ah oo joogto ah kaas oo heerka aasaasiga ah, iyada oo aan si qoto dheer loo dhex gelin xisaabta iyo qaab dhismeedka adduunka quantum, waxaa la sharraxay waxa uu yahay kumbiyuutarka quantum-ka, mabaadiida uu ku shaqeeyo, iyo dhibaatooyinka ay saynisyahannadu la kulmaan marka ay samaynayaan iyo ka shaqayntiisa.
Tusmada
Afeef
Qoraagu maaha khabiir ku takhasusay xisaabinta quantum-ka, iyo Dhageystayaasha bartilmaameedka ah ee maqaalku waa isla dadka IT-ga, maaha kuwa ku takhasusay tirada, kuwaas oo sidoo kale doonaya in ay isku dhejiyaan madaxooda sawir la yiraahdo "Sidee u shaqeeyaan kombuyuutarrada quantum." Sababtan awgeed, fikrado badan oo maqaalka ku jira ayaa si ula kac ah loo fududeeyay si ay si fiican u fahmaan tignoolajiyada tirada heerka "asaasiga ah", laakiin la'aanteed .
Maqaalka meelaha qaar waxa uu isticmaalaa agab ilo kale laga keenay. . Meel kasta oo ay suurtagal tahay, xiriirinta tooska ah iyo tilmaamayaasha qoraalka asalka ah, miiska ama jaantuska ayaa la geliyaa. Haddii aan wax (ama qof) meel ku ilaaway, qor oo waan saxayaa.
Horudhac
Cutubkan, waxaynu si kooban u eegi doonaa sida uu ku bilaabmay xilligii quantum-ka, maxay ahayd sababtii dhiiri-galisay fikradda kombuyuutarka quantum-ka, kuwaas oo (wadamadee iyo shirkado) ay yihiin kuwa hadda hormuudka ka ah garoonkan, iyo sidoo kale hadal kooban ku saabsan jihooyinka ugu muhiimsan ee horumarinta xisaabinta quantum.
Sidee bay u bilaabantay
Meesha bilawga ah ee xilliga tirada waxaa loo arkaa inay ahayd 1900, markii ugu horreysay ee M. Planck uu soo bandhigay Tamartaas ayaa la sii daayaa oo aan si joogto ah loo nuugin, laakiin tiro gaar ah (qaybo). Fikradda waxaa soo qaatay oo horumariyay saynisyahano badan oo wakhtigaas - Bohr, Einstein, Heisenberg, Schrödinger, taas oo ugu dambeyntii keentay abuurista iyo horumarinta sayniska sida. . Waxaa jira waxyaabo badan oo wanaagsan oo ku saabsan internetka oo ku saabsan samaynta fiisigiska quantum sida sayniska, maqaalkan kuma sii joogi doono arrintan si faahfaahsan, laakiin waxay ahayd lagama maarmaan in la tilmaamo taariikhda markii aan galnay xilliga cusub ee quantum.
Fiisigiska Quantum waxa uu keenay ikhtiraacyo badan iyo teknooloji nolol maalmeedkeena, la'aanteedna way adagtahay in la qiyaaso aduunka inagu xeeran. Tusaale ahaan, leysarka, kaas oo hadda meel walba laga isticmaalo, laga bilaabo qalabka guriga (heerka laser, iwm.) ilaa hababka farsamada sare (laser-ka hagaajinta aragga, hello ). Waxay noqon doontaa macquul in loo qaato in mar dhow ama hadhow qof uu la imaan doono fikradda ah sababta aan loo isticmaalin nidaamyada tirada xisaabinta. Kadibna 1980kii ayay dhacday.
Wikipedia ayaa tilmaamaysa in fikraddii ugu horreysay ee xisaabinta quantum-ka uu muujiyay 1980-kii saynisyahankeenna Yuri Manin. Waxayse runtii kahadleen 1981-kii, markaasoo R. Feynman oo caan ahaa , waxa uu xusay in aanay suurtogal ahayn in si hufan loogu ekaysiiyo kobcinta nidaamka tirada ee kumbiyuutarka qadiimiga ah. Waxa uu soo jeediyay qaab dugsi hoose ah , kaas oo awood u yeelan doona inuu fuliyo qaabaynta noocaas ah.
Waxaa jira a , ku jira waxa loo tixgaliyaa in ka badan tacliin iyo tafatiran, laakiin waxaan si kooban uga hadli doonaa:
Dhacdooyinka waaweyn ee taariikhda abuurista kombuyuutarrada tirada:
- [1994]. P. Xeebta Waxaa naqshadeeyay
- [1998]. Abuuray
- [2001]. IBM waxay soo bandhigtay dil ballaarinta lambarka 15
- [2007-2016] wuxuu abuuraa oo horumariyaa kumbiyuutar leh 128-2000 qubits
- [2012]. Waxaa laga fuliyay Jaamacadda California
- [2016]. Google kumbiyuutar 9-kubit ah
- [2017]. (saddex atamka)
- [2019]. . Kumbiyuutarka 20-qubit ee daruuraha
- [2019]. . 53 qubit kombiyuutar. ?
Sida aad arki karto, 17 sano ayaa ka soo wareegay (laga soo bilaabo 1981 ilaa 1998) laga bilaabo wakhtiga fikradda ilaa hirgelintiisii ugu horreysay ee kumbuyuutarka 2 qubits, iyo 21 sano (laga bilaabo 1998 ilaa 2019) ilaa xilligan oo tirada qubits ay korodhay. ilaa 53. Waxay qaadatay 11 sano (laga bilaabo 2001 ilaa 2012) si loo hagaajiyo natiijada Shor's algorithm (wax yar ka dib ayaan si faahfaahsan u eegi doonaa) laga bilaabo lambarka 15 ilaa 21. Sidoo kale, kaliya seddex sano ka hor waxaan u nimid barta fulinta wixii uu Feynman ka hadlay, oo baro sida loo qaabeeyo hababka jireed ee ugu fudud.
Horumarinta xisaabinta quantum waa mid gaabis ah. Saynis yahanada iyo injineerada waxaa horyaala hawlo aad u adag, dawladaha quantum waa kuwo aad u gaaban oo jilicsan, si ay u ilaaliyaan wakhti dheer oo ay ku sameeyaan xisaabinta, waa inay dhisaan sarcophagi tobanaan milyan oo doolar, taas oo heerkulka lagu ilaalinayo. wax ka sarreeya eber buuxa, oo si weyn looga ilaaliyo saamaynta dibadda. Marka xigta waxaan uga hadli doonaa hawlahan iyo dhibaatooyinkan si faahfaahsan.
Ciyaartoyda hormuudka ah
Bogagga qaybtan waxaa laga soo qaatay maqaalka , ka cilmi baare Alexei Fedorov. Aan ku siiyo xigashooyin toos ah:
Dhammaan wadamada tignoolajiyada ku guulaysta waxay hadda si firfircoon u horumarinayaan tignoolajiyada quantum. Lacag aad u badan ayaa lagu maalgelinayaa cilmi-baaristan, iyo barnaamijyo gaar ah oo lagu taageerayo tignoolajiyada tirada ayaa la abuurayaa.
Ma aha oo kaliya gobolada, laakiin sidoo kale shirkadaha gaarka loo leeyahay ayaa ka qayb qaadanaya tartanka quantum. Isku soo wada duuboo, Google, IBM, Intel iyo Microsoft waxay dhawaan maalgaliyeen ilaa 0,5 bilyan oo doolar horumarinta kombuyuutarrada quantum-ka waxayna abuureen shaybaaro waaweyn iyo xarumo cilmi baaris.
Waxaa jira maqaallo badan oo ku saabsan Habré iyo internetka, tusaale ahaan, , и , kaas oo xaaladda hadda jirta ee horumarinta tignoolajiyada tirada ee dalal kala duwan si faahfaahsan loo baaray. Waxa hadda inoogu muhiimsan waa in dhamaan wadamada horumaray ee dhinaca tignoolajiyada iyo ciyaartoyguba ay dhaqaale aad u badan galiyaan cilmi baadhistan dhinacan ah,taasi oo rajo ka siinaysa in laga baxo caqiidada tignoolajiyada ee hadda jirta.
Tilmaamaha horumarka
На текущий момент (могу ошибаться, поправьте) основные усилия (и более-менее значимые результаты) у всех ведущих игроков сосредоточены на двух направлениях:
- Kumbuyuutarada quntum ee gaarka ah, kuwaas oo loogu talagalay in lagu xalliyo hal dhibaato gaar ah, tusaale ahaan, dhibaatada hagaajinta. Tusaalaha badeecada waa kombiyuutarada D-Wave quantum.
- Kumbuyuutarrada tirada guud - kuwaas oo awood u leh inay hirgeliyaan algorithms-ka aan loo baahnayn (Shor, Grover, iwm.). Hirgelinta IBM, Google.
Waxyaalaha kale ee horumarka ee fiisigiska quantumku ina siinayo, sida:
- sal u ah
- iyo waxbadan oo dheeri ah
Dabcan, waxay sidoo kale ku jirtaa liiska meelaha cilmi-baarista, laakiin hadda waxaad mooddaa inaysan jirin natiijooyin la taaban karo ama ka yar.
Intaa waxaa dheer waad akhrin kartaa waa hagaag, google"", Tusaale ahaan, , и .
Aasaaska. Shayga Quantum iyo nidaamyada tirada
Waxa ugu muhiimsan ee laga fahmayo qaybtan waa taas
Kumbiyuutarka Quantum (si ka duwan sida caadiga ah) waxay u isticmaashaa xog sidayyaal ahaan walxaha quantum, iyo si loo sameeyo xisaabinta, walxaha quantum waa in lagu xidhaa gudaha nidaamka tirada.
Waa maxay shay quantum ah?
Shayga Quantum - shay ka mid ah microworld (quantum world) oo muujiya sifooyinka quantum:
- Leh gobol qeexan oo leh laba heer oo xuduud ah
- Waxay ku jirtaa meel sare oo xaaladdeeda ah ilaa wakhtiga cabbirka
- Laftigeeda waxay ku xidhaa walxo kale si ay u abuurto nidaamyada tirada
- Waxay ku qanacdaa aragti la'aanta cloning (xaaladda shayga lama koobiyn karo)
Aynu si faahfaahsan u eegno hanti kasta:
Leh gobol qeexan oo leh laba heer oo xuduud ah ( gobolka dhamaadka)
Tusaalaha caadiga ah ee adduunka dhabta ah waa qadaadiic. Waxay leedahay xaalad "dhinac", taas oo qaadata laba heer oo xuduud ah - "madax" iyo "dabo".
Waxay ku jirtaa meel sare oo xaaladdeeda ah ilaa wakhtiga cabbirka
Shilimaad ayay tuureen, way duushay oo is rogtay. In kasta oo ay wareegeyso, lama sheegi karo mid ka mid ah heerarka xadka gobolkiisa "dhinaca" ku yaal. Laakin isla marka aan hoos u dhigno oo aan eegno natiijada, sarrayntii dawlad-goboleedyadu waxay isla markiiba ku burburaan mid ka mid ah laba gobol oo xuduud ah - "madax" iyo "dabo". Ku dharbaaxida shilimaad kiiskeena waa cabbir.
Laftigeeda waxay ku xidhaa walxo kale si ay u abuurto nidaamyada tirada
Way ku adag tahay qadaadiic, laakiin aan isku dayno. Bal qiyaas in aanu saddex shilimaad tuurnay si ay isu rogaan iyaga oo isku dheggan, tani waxa ay isku rogmanaysaa shilimaad. Waqti kasta, ma aha oo kaliya mid kasta oo iyaga ka mid ah in ay ku jiraan meel sare oo dawlado ah, laakiin dawladahani waxay si wadajir ah u saameeyaan midba midka kale (qadaadiicdu way isku dhacaan).
Waxay ku qanacdaa aragti la'aanta cloning (xaaladda shayga lama koobiyn karo)
Iyadoo qadaadiicda ay duulayaan oo ay wareegayaan, ma jirto si aan u abuuri karno nuqul ka mid ah gobolka wareega ee mid ka mid ah qadaadiicda, oo ka duwan nidaamka. Nidaamku wuxuu ku nool yahay gudaha naftiisa wuxuuna aad uga maseersan yahay inuu u sii daayo macluumaad kasta oo adduunka ka baxsan.
Dhowr eray oo kale oo ku saabsan fikradda lafteeda "Superpositions", ku dhawaad dhammaan maqaallada superposition waxaa lagu sharaxay sida "isku mar ayuu joogaa gobolada oo dhan", Taas oo ah, dabcan, run, laakiin mararka qaarkood aan loo baahnayn jahawareer. Meel sare oo ka mid ah dawladaha ayaa sidoo kale loo malayn karaa inay tahay xaqiiqda ah in daqiiqad kasta shay quantum leeyahay waxa jira ixtimaalo gaar ah oo uu ku dhacayo mid kasta oo ka mid ah heerarkiisa xuduudeed, marka la isu geeyo ixtimaalkani waxa ay si dabiici ah u siman yihiin 1. Ka dib, marka la tixgelinayo qubit, waxaan u dul istaagi doonaa arrintan si faahfaahsan.
Lacagta qadaadiicda ah, tan waa la arki karaa - iyadoo ku xiran xawaaraha hore, xagasha la tuuro, xaaladda deegaanka ay lacagta shilimaadku ku duulayso, waqti kasta oo suurtogalka ah helitaanka "madax" ama "dabo" way kala duwan tahay. Iyo, sidaan hore u soo sheegnay, xaaladda lacagta duulista ah ee noocan oo kale ah ayaa loo malayn karaa inay tahay "in ay ku sugan yihiin dhammaan xuduudaha xuduudaha isku mar, laakiin leh suurtogalnimada kala duwan ee hirgelintooda."
Shay kasta oo guryaha kor ku xusan ay ku qanacsan yihiin oo aan samayn karno oo aan xakameyn karno waxaa loo isticmaali karaa sida macluumaadka kumbiyuutarka quantum.
Wax yar oo dheeraad ah waxaan ka hadli doonaa xaaladda hadda jirta ee fulinta jireed ee qubits sida walxaha quantum, iyo waxa saynisyahannadu hadda u isticmaalayaan awooddan.
Markaa hantida saddexaad waxay sheegaysaa in walxaha quantumku ay isku xidhan karaan si ay u abuuraan nidaamyada tirada. Waa maxay habka tirada?
Nidaamka Quantum - nidaamka walxaha quantum-ka isku xidhan ee leh sifooyinka soo socda:
- Nidaamka quantumku waxa uu ku jiraa meel sare dhammaan xaaladaha suurtogalka ah ee walxaha uu ka kooban yahay
- Suurtagal maaha in la ogaado xaalada nidaamka ilaa wakhtiga cabbirka
- Waqtigan xaadirka ah ee cabbirka, nidaamku wuxuu hirgeliyaa mid ka mid ah noocyada suurtagalka ah ee xuduudaha xuduudihiisa
(iyo, horay u yara eeg)
Isku xidhka barnaamijyada tirada:
- Barnaamijka quantum waxa uu leeyahay xaalad la siiyay oo ah habka wax-soo-gelinta, meel sare oo gudaha ah, meel sare marka la soo saaro
- Soo saarista barnaamijka cabirka ka dib waxaan leenahay hirgalinta macquulka ah ee mid ka mid ah xaaladaha ugu dambeeya ee nidaamka (oo lagu daray khaladaadka suurtagalka ah)
- Barnaamij kasta oo quantum ah waxa uu leeyahay qaab dhismeedka qiiqa (Input -> wax soo saarka. Ma jiraan wareegyo, ma arki kartid xaalada nidaamka ee habka dhexe.)
Isbarbardhigga kumbuyuutarka quantum-ka iyo kan caadiga ah
Aynu hadda is barbar dhigno kumbiyuutarka caadiga ah iyo kan tirada.
| kombiyuutarka caadiga ah | Kumbiyuutarka Quantum | |
|
Cajiib ah
|
0 / 1 | `a|0> + b|1>, a^2+b^2=1` |
|
Physics
|
Semiconductor transistor | Shayga Quantum |
|
Warbaahin xanbaarsan
|
Heerarka korantada | Polarization, wareeg,... |
|
Hawlgallada
|
MA, IYO, AMA, XOR ka badan | Valves: CNOT, Hadamard,... |
|
Xiriirka
|
Chip Semiconductor | Jahawareer midba midka kale |
|
Algorithms
|
Heerka (fiiri karbaash) | Khaaska ah ( Xeebta, Grover) |
|
Mabda '
|
Dijital, go'aamiye | Analog, macquul ah |
Heerka macquulka ah
Kumbiyuutarka caadiga ah tani waa xoogaa. Si fiican ayaa nalagu yaqaan mar iyo mar xoogaa go'aamin. Waxay qaadan kartaa qiyamka 0 ama 1 midkood. Waxay si fiican ula qabsanaysaa doorka unug macquul ah Kombiyuutarka caadiga ah, laakiin gabi ahaanba kuma habboona in la qeexo gobolka shayga tirada, kaas oo sidaan horeba u sheegnay, duurjoogta ku yaalsuperpositions of ay xuduudahooda.
Waa tii ay la yimaadeen . Gobollada xuduudeeda waxay ku ogaanaysaa gobollo la mid ah 0 iyo 1 , iyo meel sare ayaa ka dhigan ixtimaalka qaybinta gobolada xuduudeeda |0> и |1>:
a|0> + b|1>, такое, что a^2+b^2=1a iyo b matalaan , iyo labajibbaaran modules ay yihiin ixtimaalka dhabta ah ee helitaanka sida saxda ah qiyamka dawladaha xuduudaha. |0> и |1>, haddii aad hadda ku dumiso qubitka cabbir.
Lakabka jirka
Heerka teknoolajiyada ee hadda jira ee horumarinta, hirgelinta jireed ee xoogaa loogu talagalay kombuyuutarka caadiga ah waa transistor semiconductor, sida aynu horeba u sheegnay, shay kasta oo quantum ah. Qaybta soo socota waxaan ka hadli doonaa waxa hadda loo isticmaalo sida warbaahinta jirka ee qubits.
Dhex dhexaad
Kumbiyuutarka caadiga ah kani waa koronto - Heerarka tamarta, joogitaanka ama maqnaanshaha hadda, iwm, ee tirada - isku mid ah xaaladda shayga quantum (jihada polarization, spin, iwm.), kaas oo laga yaabo inuu ku jiro xaalad sare.
Hawlgallada
Si loo hirgeliyo wareegyada macquulka ah ee kumbuyuutarka caadiga ah, waxaan isticmaalnaa si fiican loo yaqaan , Hawlgallada qubits-ka waxaa lagama maarmaan ahayd in la yimaado nidaam gebi ahaanba ka duwan hawlgalka, oo loo yaqaan . Albaabada waxay noqon karaan hal-kubit ama laba-qubit, iyadoo ku xiran hadba inta qubits ee la rogo.
Tusaalooyinka albaabada quantum:
Waxaa jira fikrad set waalka caalamiga ah, kuwaas oo ku filan in la sameeyo xisaabinta tirada. Tusaale ahaan, set caalamiga ah waxaa ka mid ah iridda Hadamard, albaab shift ah oo weji ah, irid CNOT ah, iyo π⁄8 gate. Caawintooda, waxaad ku samayn kartaa xisaab kasta oo quantum ah oo ku saabsan jaangooyooyin aan sabab lahayn oo qubits ah.
Maqaalkani si faahfaahsan ugama hadli doono nidaamka albaabbada quantum; waxaad ka akhrisan kartaa wax badan oo ku saabsan iyaga iyo hawlgallada macquulka ah ee qubits, tusaale ahaan, . Waxa ugu weyn in la xasuusto:
- Hawlgallada walxaha quantumku waxay u baahan yihiin abuurista hawl-wadeenno macquul ah oo cusub (quantum gates)
- Квантовые вентили бывают однокубитные и двухкубитные
- Waxaa jira albaabo caalami ah oo loo isticmaali karo in lagu sameeyo xisaabinta tirada
Xiriirka
Mid ka mid ah transistor-ka gebi ahaanba anaga faa'iido inooma aha; si aan u fulino xisaabinta waxaan u baahanahay inaan isku xirno transistor-yo badan midba midka kale, taas oo ah, abuurista chip semiconductor malaayiin transistor ah oo lagu dhisayo wareegyo macquul ah, iyo, ugu dambeyntii, hel processor casri ah qaabkiisa caadiga ah.
Mid ka mid ah qubit sidoo kale gabi ahaanba faa'iido nooguma jirto (si fiican, haddii kaliya xagga aqoonta),
Si loo xisaabiyo waxaan u baahanahay nidaamka qubits (quantum objects)
kuwaas oo sidii aynu horeba u sheegnay ay ku abuuran yihiin in la isku xidho qubits si ay is bedel uga dhacaan dawladooda si habaysan.
Algorithms
Algorithms-yada caadiga ah ee bini'aadmigu ururiyey ilaa maanta ayaa gabi ahaanba aan ku habboonayn hirgelinta kombuyuutarka tirada. Haa, guud ahaan ma jirto baahi. Kumbuyuutarrada Quantum ee ku salaysan gate macquulka ah ee qubits waxay u baahan yihiin abuurista algorithms gebi ahaanba kala duwan, algorithms quantum. Algorithms-yada ugu caansan ee loo yaqaan 'quantum algorithms', saddex ayaa la kala saari karaa:
- (factorization)
- (ku raadi deg-deg ah xog aan la dalban)
- (jawaab su'aasha, shaqo joogto ah ama dheellitiran)
Mabda '
Farqiga ugu muhiimsanna waa mabda'a hawlgalka. Kumbiyuutarka caadiga ah kani waa digital, mabda'a si adag u go'aamiya, iyada oo ku saleysan xaqiiqda ah in haddii aan dejino qaar ka mid ah nidaamka bilowga ah ee nidaamka oo aan u gudubno algorithm la bixiyay, markaa natiijada xisaabinta waxay noqon doontaa isku mid, iyada oo aan loo eegin inta jeer ee aan ku shaqeyno xisaabintan. Dhab ahaantii, hab-dhaqankani waa sida saxda ah ee aan ka fileyno kumbuyuutarka.
Kumbuyuutarka Quantum wuu shidan yahay analoog, mabda'a ixtimaalka ah. Natiijada algorithm ee la bixiyay xaalad bilow ah ayaa ah muunad laga soo qaatay qaybinta ixtimaalka hirgelinta algorithm-ka ugu dambeeya iyo khaladaadka suurtagalka ah.
Dabeecaddan suurtogalka ah ee xisaabinta quantum-ka waxaa sabab u ah nuxurka aadka u macquulsan ee adduunka tirada. "Ilaah kuma ciyaaro laadhuu caalamka.", ayuu yiri Einstein jir, laakiin dhammaan tijaabooyinka iyo indha-indheynta ilaa hadda (ee jaantuska sayniska ee hadda) ayaa xaqiijinaya liddi ku ah.
Hirgelinta jirka ee qubits
Sidaan horey u sheegnay, qubit-ka waxaa lagu matali karaa shay quantum ah, taas oo ah, shay jir ah oo hirgeliya sifooyinka tirada ee kor ku xusan. Taasi waa, qiyaas ahaan, shay kasta oo jireed oo ay jiraan laba dawladood oo labadan gobol ay ku jiraan xaalad aad u sarreeya ayaa loo isticmaali karaa in lagu dhiso kombuyuutar quantum ah.
"Haddii aan ku dhejin karno atamka laba heer oo kala duwan oo aan xakameyn karno, markaa waxaad leedahay qubit. Haddii aan tan ku samayn karno ion, waa qubit. Waxaa la mid ah kan hadda jira. Haddi aanu isku mar u wadno dhinaca saacada iyo saacada ka soo horjeeda, waxa aad leedahay qubit.”
Waxaa jira к , kaas oo noocyada hadda jira ee fulinta jireed ee qubit loo tixgeliyo si faahfaahsan, waxaan si fudud u qori doonaa kuwa ugu caansan iyo kuwa caadiga ah:
- iyo fikrado kale oo badan oo qalaad (anions, iwm.)
Dhammaan kala duwanaanshahan, kuwa ugu horumarsan waa habka ugu horreeya ee loo helo qubits, oo ku salaysan . , , iyo ciyaartoyda kale ee hormuudka ah waxay u isticmaalaan inay dhisaan nidaamyadooda.
Hagaag, wax badan akhri suurto gal qubits ka .
Aasaaska. Sida kumbiyuutarka quantumku u shaqeeyo
Qalabka qaybtan (hawl iyo sawiro) ayaa laga soo qaatay maqaalka .
Haddaba, qiyaas in aan hayno hawshan soo socota:
Waxaa jira koox ka kooban saddex qof: (А)ндрей, (B)олодя и (С)ережа. Waxaa jira laba tagsi (0 iyo 1).
Waxa kale oo la og yahay in:
- (A) Andrey, (B) Olodya waa saaxiibo
- (A)ndrey, (C)erezha waa cadaw
- (B)olodya iyo (C)erezha waa cadaw
Hawsha: Dhig dadka tagaasida si markaas Max(saaxiibo) и Min(cadowga)
Qiimeynta: L = (tirada asxaabta) - (tirada cadawga) doorasho kasta oo hoy ah
MUHIIM: Iyadoo loo maleynayo in aysan jirin heuristics, ma jiro xal wanaagsan. Xaaladdan oo kale, dhibaatada waxaa lagu xallin karaa oo kaliya raadinta dhamaystiran ee fursadaha.
Xalka kumbuyuutarka caadiga ah
Sida dhibaatadan loogu xalliyo kombayutarka caadiga ah (super) (ama kooxda) - way caddahay taas waxaad u baahan tahay inaad ka gudubto dhammaan fursadaha suurtogalka ah. Haddii aan haysano nidaamka multiprocessor, markaa waxaan barbardhigi karnaa xisaabinta xalalka dhowr processor-ka ka dibna ururin natiijooyinka.
Waxaan haynaa 2 ikhtiyaar oo hoy ah (taksi 0 iyo taksi 1) iyo 3 qof. Meesha xalka 2 ^ 3 = 8. Xitaa waxaad mari kartaa 8 ikhtiyaar adiga oo isticmaalaya xisaabiyaha, tani dhib maaha. Hadda aynu dhibka ku adkeyno - waxaan haynaa 20 qof iyo laba bas, booska xalka 2^20 = 1. Ma jiraan wax adag sidoo kale. Aynu ku kordhino tirada dadka 2.5 jeer - qaado 50 qof iyo laba tareen, meesha xalku hadda waa 2^50 = 1.12 x 10^15. Kumbiyuutarka caadiga ah (super) ayaa durba bilaabay inuu yeesho dhibaatooyin halis ah. Aan ku kordhino tirada dadka 2 jeer, 100 qof ayaa na siin doona mar hore 1.2x10^30 fursadaha suurtagalka ah.
Taasi waa, hawshan laguma xisaabin karo waqti macquul ah.
Подключаем суперкомпьютер
Kumbiyuutarka ugu awoodda badan hadda waa lambarka 1 ee , taasi , wax soo saarka 122 . Aynu ka soo qaadno inaan u baahanahay 100 qalliin si aan u xisaabino hal ikhtiyaar, ka dib si loo xalliyo dhibaatada 100 qof waxaan u baahan doonaa:
(1.2 x 10^30 100) / 122×10^15 / (606024365) = 3 x 10 ^ 37 sano
Sida aan arki karno marka cabbirka xogta bilowga ahi ay korodho, booska xalku wuxuu u koraa si waafaqsan sharciga awoodda, Xaaladda guud, ee N bits waxaan haysanaa 2 ^ N fursadaha xalalka suurtagalka ah, kuwaas oo N (100) aad u yar na siinayaa meel aan la xisaabin (heerka farsamada hadda)
Ma jiraan wax door ah? Sida laga yaabo inaad qiyaastay, haa, wuu jiraa.
Laakin ka hor inta aynaan u galin sida iyo sababta ay kombayuutarada quantumku si wax ku ool ah u xalin karaan mashaakilaadkan oo kale, aan wax yar qaadano si aan dib ugu soo koobno waxa ay yihiin. qaybinta itimaalka. Ha argagixin, tani waa maqaal dib u eegis ah, halkan ma jiri doonto xisaab adag, waxaanu samayn doonaa tusaalaha caadiga ah ee boorsada iyo kubbadaha.
Kaliya wax yar oo isku-dhafan, aragtida itimaalka iyo tijaabiye yaab leh
Aynu soo qaadanno bac oo ku ridno 1000 caddaan ah iyo 1000 kubbadood oo madow ah. Waxaan samayn doonaa tijaabo - ka soo saar kubbadda, qor midabka, ku celi kubbadda bacda oo ku qas kubbadaha bacda.
Tijaabada ayaa la sameeyay 10 jeer, la soo baxay 10 kubbadood oo madow. Waxaa laga yaabaa in? Dhab ahaantii. Muunaddani ma waxay ina siinaysaa fikrad macquul ah oo ku saabsan qaybinta dhabta ah ee bacda? Sida cad maya. Maxaa loo baahan yahay in la sameeyo - sax, pku celi tijaabada hal milyan jeer oo xisaabi inta jeer ee kubbadaha madow iyo caddaanka. Waxaan helnaa, tusaale ahaan 49.95% madow iyo 50.05% cad. Xaaladdan oo kale, qaabka qaybinta ee aan ka soo qaadno (qaado hal kubad) ayaa horayba u caddahay ama ka yar.
Waxa ugu weyn waa in la fahmo tijaabada lafteedu waxay leedahay dabeecad macquul ah, hal muunad (kubad) garan mayno qaabka dhabta ah ee qaybinta waxaan u baahanahay inaan tijaabinno marar badan ku celino iyo celceliska natiijooyinka.
Aan ku darno boorsadayada 10 casaan iyo 10 kubbadood oo cagaar ah (khaladaadka). Aan ku celino tijaabada 10 jeer. IN5 casaan iyo 5 cagaar ah ayaa la soo baxay. Waxaa laga yaabaa in? Haa Waxaan wax ka dhihi karnaa qaybinta runta ah - Maya. Maxaa loo baahan yahay in la sameeyo - si fiican, waad fahantay.
Si loo helo fahamka qaabka qaybinta itimaalka, waxaa lagama maarmaan ah in si isdaba joog ah loo muunado natiijooyinka shakhsi ahaaneed ee qaybintan iyo celceliska natiijooyinka.
Isku xirka aragtida iyo ku dhaqanka
Hadda intii aad ka heli lahayd kubbadaha madow iyo caddaanka, aynu soo qaadanno kubbadaha billiardka oo ku rid bac 1000 kubbadood oo leh nambar 2, 1000 leh nambar 7 iyo 10 kubbadood oo leh nambaro kale. Aynu qiyaaso tijaabiye loo tababaray ficilada ugu fudud (ka soo saar kubbadda, qor lambarka, kubbadda ku celi bacda, kubbadaha ku qas bacda) oo uu tan ku sameeyo 150 microse seconds. Hagaag, tijaabiyaha noocan oo kale ah xawaaraha (ma aha xayeysiis daroogo !!!). Kadib 150 ilbiriqsi gudahood wuxuu awood u yeelan doonaa inuu sameeyo tijaabadayada 1 milyan jeer oo na siiya natiijada celceliska ah.
Waxa ay fadhiisteen tijaabiyihii, waxa ay siiyeen boorso, way ka jeesteen, waxa ay sugeen 150 ilbiriqsi oo ay heleen:
lambarka 2 - 49.5%, lambarka 7 - 49.5%, tirada soo hadhay guud ahaan - 1%.
Haa waa sax, наш мешок — это квантовый компьютер с алгоритмом, решающим нашу задачу, kubbaduhuna waa xal macquul ah. Maadaama ay jiraan laba xal oo sax ah, markaa Kumbuyuutarka tirada ayaa ina siin doona mid ka mid ah xalalkan suurtagalka ah ee leh itimaalka siman, iyo 0.5% (10/2000) khaladaad, oo aan gadaal ka hadli doono.
Si aad u hesho natiijada kombayutarka quantum-ka, waxaad u baahan tahay inaad ku socodsiiso algorithmamka quantum-ka dhowr jeer isla isla xogta wax-gelinta iyo celceliska natiijada.
Miisaanka kumbiyuutarka tirada
Hadda qiyaas in hawl ay ku jiraan 100 qof (booska xal 2^100 Waxaan xasuusannahay tan), sidoo kale waxaa jira laba go'aan oo sax ah oo keliya. Kadib, haddii aan qaadano 100 qubits oo aan qorno algorithm kaas oo xisaabinaya shaqadayada ujeeddada (L, fiiri kor) oo ka sarreeya qubits, markaa waxaan heli doonaa boorso ay ku jiri doonto 1000 kubbadood oo leh nambarka jawaabta ugu horeysa ee saxda ah, 1000 leh tirada jawaabta labaad ee saxda ah iyo 10 kubbadood oo leh nambaro kale. Isla 150 ilbiriqsi gudahood tijaabiyahayagu wuxuu ina siin doonaa qiyaasta qaybinta ixtimaalka jawaabaha saxda ah.
Waqtiga fulinta qiyaasta algorithm-ka (oo leh malo-awaal) ayaa loo tixgelin karaa si joogto ah O (1) marka loo eego cabbirka booska xalka (2^N).
Oo kanu si sax ah waa hantida kombuyuutarka quantum-ka - joogtaynta runtime marka la eego kakanaanta sharciga awoodda sii kordheysa ee booska xalku waa furaha.
Qubit iyo adduunyo isbarbar socda
Sidee tani u dhacdaa? Maxaa u ogolaanaya kombayutarka quantumku inuu si degdeg ah xisaabinta u sameeyo? Dhammaan waxay ku saabsan tahay dabeecadda quntum ee qubitka.
Bal u fiirso, waxaynu nidhi qubitku waa shay quantum oo kale ah garwaaqsado mid ka mid ah labadiisa gobol marka la eego, laakiin "dabeecadda nool" waxay ku jirtaa superpositions ee dawladaha, taas oo ah, waxay ku taal labada gobol ee xuduudeeda isku mar (oo leh xoogaa suurtogal ah).
Aan soo qaadano (A) ndreya oo bal qiyaas xaaladdiisa (baabuurka uu ku jiro - 0 ama 1) sida qubit. Kadibna waxaan ku haynaa (Quantum space) laba adduunyo isbarbar socda, в одном (A) fadhiistay taxi 0, adduun kale - tagsi 1. Laba tagsi isku mar, laakiin iyada oo ay jirto suurtogalnimada in mid kasta oo iyaga ka mid ah laga helo inta lagu jiro kormeerka.
Aan soo qaadano (B) yar oo aan sidoo kale qiyaasno xaaladdeeda sida qubit. Laba adduun oo kale oo isbarbar socda ayaa soo baxa. Laakin hadda lamaanahan adduunyada (A) и (AT) ha la falgelin haba yaraatee. Maxaa loo baahan yahay in la sameeyo si loo abuuro la xidhiidha nidaamka? Taasi waa sax, waxaan u baahanahay qubits-kan связать (запутать). Waanu qaadanaa oo waanu ku wareernay (A) leh (B) - Waxaan helnaa nidaamka quantum ee laba qubits (A, B), garashada nafteeda afar isku tiirsan adduunyo isbarbar socda. Ku dar (S)ergey waxaana helnaa nidaam saddex qubits ah (ABC), fulinta siddeed isku tiirsan adduunyo isbarbar socda.
Nuxurka xisaabinta quantum-ka ( hirgalinta silsiladda albaabbada tirada ee nidaamka qubits-ka ee isku xiran) waa xaqiiqda ah in xisaabintu ay ka dhacdo dhammaan adduunyada isbarbar-dhigga ah isku mar.
Dhibna malaha inta aan haysano, 2^3 ama 2^100, Algorithm-ka quantum waxa lagu fulin doonaa wakhti xadidan dhamaan caalamkan isbarbar socda waxayna na siin doontaa natiijo, taas oo ah muunad laga soo qaatay qaybinta itimaalka ee jawaabaha algorithm.
Si loo fahmo wanaagsan, qofku wuu qiyaasi karaa taas Kumbiyuutarka quantum ee heerka tirada waxa uu wadaa 2^N hababka xalinta isbarbar socda, mid kasta oo ka mid ah oo ka shaqeeya hal doorasho oo suurtagal ah, ka dibna ururin natiijooyinka shaqada - iyo jawaabta waxa ay ina siinaysaa qaab sarbeeb ah oo xalka ah (qaybinta ixtimaalka jawaabaha), kaas oo aan ka soo qaadano hal mar mar kasta (tijaabo kasta).
Xusuusnow wakhtiga uu u baahan yahay tijaabiyahayagu (150 µs) Si loo sameeyo tijaabada, tani waxay noo noqon doontaa faa'iido yar oo dheeraad ah, marka aan ka hadalno dhibaatooyinka ugu muhiimsan ee kombuyuutarrada quantum-ka iyo wakhtiga isku-dhafka.
Квантовые алгоритмы
Sidaan horayba u soo sheegnay, algorithms-yada caadiga ah ee ku salaysan caqligal binary maaha kuwo lagu dabaqi karo kumbuyuutarka quantum iyadoo la adeegsanayo macquulnimada quantum (quantum gates). Isaga, waxay ahayd lagama maarmaan inuu la yimaado kuwa cusub oo si buuxda uga faa'iidaysta awoodda ku jirta dabeecadda tirada ee xisaabinta.
Algorithms-yada ugu caansan maanta waa:
Si ka duwan kuwa qadiimiga ah, kombuyuutarrada quantumku maaha kuwo caalami ah.
Kaliya tiro yar oo algorithms ah ayaa la helay ilaa hadda.
Спасибо isku xirka , meel, sida uu qoraagu sheegay (), wakiilada ugu fiican adduunka quantum-algorithmic ayaa la ururiyay oo ay sii wadaan ururinta.
Maqaalkani ma si faahfaahsan u falanqeyn doono algorithms quantum; waxaa jira waxyaabo badan oo aad u fiican internetka heer kasta oo kakanaanta, laakiin waxaan wali u baahanahay inaan si kooban uga gudubno saddexda ugu caansan.
Algorithm ee Shor
Algorithm-ka ugu caansan ee quantum waa (waxa ikhtiraacay 1994-tii oo uu sameeyay xisaabyahan Ingiriisi ah ), kaas oo looga golleeyahay in lagu xalliyo dhibaatada tirooyinka wax-soo-saarka ee qodobbada ugu muhiimsan (dhibaatada wax-soo-saarka, logarithm-ka-sooca).
Algorithm-kan ayaa tusaale ahaan loo soo qaatay marka ay qoraan in nidaamka bangiyada iyo furaha sirta ah dhawaan la jabsan doono. Iyadoo la tixgelinayo in dhererka furayaasha maanta la isticmaalo aan ka yarayn 2048 bits, wakhtiga daboolka weli ma iman.
Si aad u taariikhda, более чем скромные. Лучшие результаты факторизации с помощью алгоритма Шора — числа и , kaas oo aad uga yar 2048 bits. Natiijooyinka hadhay ee miiska, ka duwan xisaabinta, laakiin xitaa natiijada ugu fiican marka loo eego algorithm this (291311) aad ayuu uga fog yahay codsiga dhabta ah.
Waxaad ka akhrisan kartaa wax badan oo ku saabsan algorithmiyaha Shor, tusaale ahaan,. Ku saabsan hirgelinta wax ku oolka ah - .
Mid ka mid ah kakanaanta iyo awooda loo baahan yahay in lagu sameeyo nambarka 2048-bit waa kombuyuutar leh . Waxaan ku seexannaa nabad.
Algorithm ee Grover
- xallinta dhibaatada tirinta, taas oo ah, in xal loo helo isla'egta F(X) = 1, halka ay F ka n doorsoomayaasha. Waxaa soo jeediyay xisaabyahan Mareykan ah в .
Algorithm-ka Grover waxaa loo isticmaali karaa in lagu helo и taxanaha tirada. Intaa waxaa dheer, waxaa loo isticmaali karaa in lagu xalliyo dhibaatooyinka iyada oo loo marayo raadinta dhamaystiran oo ka mid ah xalal badan oo suurtagal ah. Tani waxay keeni kartaa guulo xawli ah oo la taaban karo marka loo eego algorithms-yada qadiimiga ah, inkasta oo aan la bixin "" guud.
Wax badan ayaad akhrin kartaa, ama . Inbadan Waxaa jira sharraxaad wanaagsan oo ku saabsan algorithm iyadoo la adeegsanayo tusaale ahaan sanduuqyada iyo kubbadda, laakiin, nasiib daro, sababo ka baxsan xakamaynta qof kasta, boggani kama furi karo Ruushka. Haddii aad leedahay sidoo kale waa la xannibay, markaa halkan waa kooban oo kooban:
Algorithm ee Grover. Ka soo qaad inaad haysatid sanduuqyo xiran oo lambareysan. Dhammaantood way madhan yihiin marka laga reebo hal, oo ay ku jirto kubad. Hawshaada: ogow lambarka sanduuqa ay kubadu ku jirto (lambarkan aan la garanayn waxa badanaa lagu tilmaamaa xarafka w).
Sidee loo xalin karaa dhibaatadan? Dariiqa ugu doqonsan waa inaad marba kala furto sanduuqyada, mar dhow ama hadhow waxaad la kulmi doontaa sanduuqa kubbadda. Celcelis ahaan, imisa sanduuq ayaa loo baahan yahay in la hubiyo ka hor inta aan la helin sanduuq kubad leh? Celcelis ahaan, waxaad u baahan tahay inaad furto kala badh sanduuqyada N/2. Waxa ugu muhiimsan halkan waa in haddii aan kordhinno tirada sanduuqyada 100 jeer, markaa celceliska tirada sanduuqyada u baahan in la furo ka hor inta aan la helin sanduuqa kubbadda ayaa sidoo kale kordhin doona 100 jeer isku mid ah.
Hadda aan mid kale caddaynno. Yaynaan ku furin santuuqyada gacmahayaga oo aan hubinno in kubad kasta ay ku jirto, laakiin waxaa jira dhexdhexaadiye gaar ah, aan ugu yeerno Oracle. Waxaan u sheegnaa Oracle, "ku calaamadee sanduuqa lambarka 732," Oracle si daacad ah ayuu u hubiyaa oo uga jawaabaa, "Kubad kuma jirto sanduuqa lambarka 732." Hadda, halkii laga odhan lahaa inta sanduuq ee aan u baahanahay inaan furno celcelis ahaan, waxaan dhahnaa "intee jeer celcelis ahaan waa inaan aadnaa Oracle si aan u helno lambarka sanduuqa kubbadda"
Waxay soo baxday in haddii aan u turjuno dhibaatadan sanduuqyada, kubbadda iyo Oracle luqadda quantum, waxaan helnaa natiijo cajiib ah: si aan u helno tirada sanduuqa kubbadda ee sanduuqyada N, waxaan u baahanahay inaan ku qasno Oracle kaliya SQRT (N) jeer!
Taasi waa, kakanaanta hawsha raadinta iyadoo la adeegsanayo algorithm Grover's algorithm waxaa hoos u dhigaya xididka labajibbaaran ee wakhtiyada.
Deutsch-Jozi algorithm
Deutsch-Jozsa algorithm (sidoo kale loo yaqaan Deutsch-Jozsa algorithm) - [quantum algorithm](%D0%B0%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC), предложенный и в , oo noqday mid ka mid ah tusaalayaasha ugu horreeya ee algorithms ee loo qorsheeyay in lagu fuliyo . _
Dhibaatada Deutsch-Jozsi waa in la go'aamiyo in shaqeynta doorsoomayaal dhowr ah F (x1, x2, ... xn) ay joogto tahay (waxay qaadataa qiimaha 0 ama 1 dood kasta) ama dheellitiran (la badh ka mid ah domainka ay qaadato qiimaha 0, qeybta kale 1). Xaaladdan oo kale, waxaa loo tixgeliyaa mudnaanta la og yahay in shaqadu ay tahay mid joogto ah ama dheellitiran.
Waxaad sidoo kale akhrin kartaa . Sharaxaad ka fudud:
Algorithm-ka Deutsch (Deutsch-Jozsi) wuxuu ku salaysan yahay xoog ba'an, laakiin wuxuu kuu ogolaanayaa inaad si ka dhakhso badan sidii caadiga ahayd u sameyso. Bal qiyaas in miiska uu saaran yahay shilimaad oo aad u baahan tahay inaad ogaato inay been abuur tahay iyo in kale. Si arrintan loo sameeyo, waxaad u baahan tahay inaad eegto lacagta laba jeer oo go'aamiso: "madax" iyo "dabo" waa dhab, laba "madax", laba "dabo" waa been abuur. Sidaa darteed, haddii aad isticmaasho Deutsch quantum algorithm, markaa go'aankan waxaa lagu samayn karaa hal jaleeco - cabbir.
Проблемы квантовых компьютеров
Marka la naqshadeynayo oo la shaqeynayo kombuyuutarrada quantum-ka, saynisyahannada iyo injineerada waxay la kulmaan dhibaatooyin aad u tiro badan, kuwaas oo ilaa hadda lagu xalliyo heerar kala duwan oo guulo ah. Sida laga soo xigtay () dhibaatooyinka soo socda ee taxanaha ah ayaa lagu aqoonsan karaa:
- Dareenka deegaanka iyo la dhaqanka deegaanka
- Isku-ururinta khaladaadka xilliga xisaabinta
- Сложности с начальной инициализации состояний кубитов
- Dhibaatooyinka abuuritaanka habab badan oo qubit ah
Waxaan aad ugu talinayaa inaad akhrido maqaalka "", gaar ahaan faallooyinka ku saabsan.
Aynu isku dubba ridno dhammaan dhibaatooyinka ugu waaweyn saddex kooxood oo waaweyn oo mid walba si qoto dheer u eegno:
Isku-duubnida
.
Gobolka Quantum wax aad u jilicsanQubits ee xaalad isku xidhan ayaa ah kuwo aan degganayn, Saamayn kasta oo dibadda ahi waxa ay burburin kartaa xidhiidhkan. Heerkulka isbeddelka ee jajabka ugu yar ee darajada, cadaadiska, photon random oo duulaya meel u dhow - waxaas oo dhan waxay khalkhaliyaan nidaamkayaga.
Si loo xalliyo dhibaatadan, heerkulka hooseeya ee sarcophagi ayaa la dhisay, kaas oo heerkulka (-273.14 darajo Celsius) uu ka sarreeyo eber buuxda, oo leh go'doominta ugu badan ee qolka gudaha ee processor-ka dhammaan (suurtogal ah) saameynta deegaanka dibadda.
Inta ugu badan ee nidaamka quantum-ka ee dhowr qubits isku xiran, inta lagu jiro taas oo ay sii haysato hantideeda tirada oo loo isticmaali karo xisaabinta, waxaa loo yaqaan 'decoherence time'.
Waqtigan xaadirka ah, wakhtiga kala-baxa ee xalalka ugu wanaagsan ee tirada ayaa ku socda nidaamka tobanaan iyo boqolaal microse seconds.
Waxaa jira wax cajiib ah meesha aad ka eegi karto dhammaan hababka tirada la abuuray. Maqaalkani waxa uu ka kooban yahay kaliya laba Processor sare tusaale ahaan - ka IBM iyo ka . Sida aan arki karno, wakhtiga kala-baxa (T2) kama badna 200 μs.
Ma helin xogta saxda ah ee Sycamore, laakiin inta badan laba lambar ayaa la bixiyaa - 1 milyan oo xisaabiye 200 ilbiriqsi gudahood, meelo kale - waayo 130 ilbiriqsi iyada oo aan lumin calaamadaha xakamaynta, iwm.. Si kastaba ha ahaatee, tani waxay ina siinaysaa wakhtiga kala goynta waa ilaa 150 μs. Xusuusnow annaga tijaabiye boorso wata? Hagaag, waa kan.
| Magaca Kombiyuutarka | N Qubits | Max la isku lammaaniyay | T2 (µs) |
| Nidaamka IBM Q Nidaamka Koowaad | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~ 150-200 |
Waa maxay kala daadasho inoogu hanjabto?
Dhibaatada ugu weyn ayaa ah in 150 μs ka dib, nidaamkeena xisaabinta ee N qubits-ku waxay bilaabi doonaan inay soo saaraan dhawaaq cad oo macquul ah halkii ay ka heli lahaayeen qaybinta suurtogalka ah ee xalalka saxda ah.
Taasi waa, waxaan u baahanahay:
- Bilow nidaamka qubit
- Samee xisaabin (silsiladda hawlaha albaabka)
- Akhri natiijada
Oo waxan oo dhan ku samee 150 micro seconds. Waqti ma helin - natiijadu waxay isu rogtay bocorka.
Laakiin taasi kaliya maaha…
Khaladaad
Sidii aan nidhi, Hababka quantum-ka iyo xisaabinta quantumku waa wax macquul ah dabeecad ahaanMa noqon karno 100% hubin wax kasta, laakiin kaliya suurtagalnimada qaarkood. Waxaa kale oo xaaladda ka sii daray xisaabinta quantum waa qalad u nugul. Noocyada ugu waaweyn ee khaladaadka ku jira xisaabinta quantum waa:
- Qaladaadka qallafsanaanta waxaa sababa kakanaanta nidaamka iyo isdhexgalka deegaanka dibadda
- Khaladaadka xisaabinta albaabka (sabato ah nooca tirada xisaabinta)
- Khaladaadka akhrinta xaaladda u dambaysa (natiijada)
Khaladaadka la xidhiidha kala-bax, isla markiiba kac marka aan isku xirno qubitsyada oo aan bilowno xisaabinta. Inta badan oo qubits aan isku xirno, ayaa ka sii adag nidaamka, oo ay fududahay in la burburiyo. Sarcophagi heerkulka-hooseeya, qolalka la ilaaliyo, dhammaan tabaha farsamadan ayaa si sax ah loogu talagalay in lagu yareeyo tirada khaladaadka iyo kordhinta wakhtiga isku-dhafka.
Khaladaadka xisaabinta albaabka - Qalliin kasta (albaabka) ee qubits wuxuu ku dhici karaa, oo leh ixtimaalka qaarkood, wuxuu ku dhamaan karaa qalad, iyo si loo hirgeliyo algorithm waxaan u baahanahay inaan sameyno boqollaal albaab, markaa qiyaas waxa aan heleyno dhamaadka fulinta algorithm our. Jawaabta caadiga ah ee su'aasha waa "Waa maxay suurtagalnimada in la kulmo dinosaurka wiishka?" - 50x50, ama waad la kulmi doontaa ama maya.
Dhibaatadu waxay sii xumaynaysaa xaqiiqda ah in hababka sixitaanka qaladka caadiga ah ( nuqul ka mid ah xisaabinta iyo celceliska) aysan ka shaqeynin adduunka quantum sababtoo ah aragtida no-cloning. Waayo xisaabinta quantum waxay ahayd in la hindiso . Qiyaas ahaan, waxaan qaadanaa N qubits caadiga ah oo ka dhignaa 1 iyaga ka mid ah qubit macquul ah oo leh heer qalad hoose.
Laakiin halkan dhibaato kale ayaa ka soo baxda - tirada guud ee qubits. Bal u fiirso, aynu nidhaahno waxaanu haysanaa processor ka 100 qubits ah, kaas oo 80 ka mid ah loo isticmaalo sixitaanka khaladaadka, ka dibna waxa inoo hadhay 20 kaliya oo xisaabinta ah.
Khaladaadka akhrinta natiijada kama dambaysta ah - sida aan xasuusano, natiijada xisaabinta tirada ayaa naloo soo bandhigay qaabka ixtimaalka qaybinta jawaabaha. Laakin akhrinta gobolka kama dambaysta ah waxa kale oo laga yaabaa inay ku guul darreysato khalad.
Isla sidaas oo kale Waxaa jira miisaska isbarbardhigga ee soo-saareyaal heerar khalad ah. Isbarbardhigga, aan soo qaadanno processor-yada la mid ah tusaalihii hore - IBM и :
| Computer | 1-Qubit Gate Fidelity | 2-Qubit Gate Fidelity | Akhris Fidelity |
| Nidaamka IBM Q Nidaamka Koowaad | 99.96% | 98.31% | - |
| Google Sycamore | 99.84% | 99.38% | 96.2% |
waa waa cabbirka isku ekaanshaha laba gobol oo quantum ah. Baaxadda qaladku waxa lagu qiyaasi karaa 1-Fidelity. Sida aan arki karno, khaladaadka ka jira albaabbada 2-qubit iyo khaladaadka akhrinta ayaa ah caqabada ugu weyn ee fulinta algorithms adag iyo kuwa dheer ee kombuyuutarrada hadda jira.
Waxaad sidoo kale akhrin kartaa sano laga bilaabo si loo xaliyo dhibaatada sixitaanka qaladka.
Processor architecture
Aragti ahaan waanu dhisnaa oo ku shaqaynaa wareegyada daraasiin qubits isku xidhan, run ahaantii wax walba way ka sii adag yihiin. Dhammaan chip-yada quantum-ka (processors) ee jira waxa loo dhisay si ay u bixiyaan xanuun la'aan isku dhafka hal qubit oo keliya oo ay la leedahay deriskeeda, kuwaas oo aan ka badnayn lix.
Haddaynu u baahanno in aynu isku xidhno qubitka 1aad, dheh, kan 12-aad, markaas waa in aynu dhis silsilad hawlgallo tiro dheeraad ah, ku lug leh qubits dheeraad ah, iwm, taas oo kordhisa heerka qaladka guud. Haa, oo ha ilaawin waqti isku-duubni, возможно к тому моменту, когда вы закончите связывать кубиты в нужную вам схему, время закончится и вся схема превратится в dhaliye dhawaq cad oo fiican.
Sidoo kale taas ha iloobin Nashqadaynta dhammaan soo-saareyaasha quantumku way kala duwan yihiin, iyo barnaamijka ku qoran emulator-ka ee habka "isku xirnaanta dhan-dhan" wuxuu u baahan doonaa "dib-u-qaabaynta" naqshadeynta jajab gaar ah. Waxaa jira xitaa si loo sameeyo qalliinkan.
Isku xirnaanta ugu badan iyo tirada ugu badan ee qubits ee isla chips-yada sare:
| Magaca Kombiyuutarka | N Qubits | Max la isku lammaaniyay | T2 (µs) |
| Nidaamka IBM Q Nidaamka Koowaad | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~ 150-200 |
Iyo, marka la barbardhigo, miiska xogta laga helay jiilkii hore ee Processor. Is barbar dhig tirada qubits-ka, wakhtiga kala furfurida iyo heerka khaladka iyo waxa aan hadda haysano jiilka cusub. Weli, horumarku waa mid gaabis ah, laakiin socda.
Sidaas awgeed:
- Hadda ma jiraan dhismayaal si buuxda isugu xidhan oo leh> 6 qubits
- Si loo xidho qubit 0 s processor-ka dhabta ah, tusaale ahaan, qubit 15 waxa ay u baahan kartaa dhawr iyo toban hawlgal oo dheeraad ah
- Hawlgallo badan -> khaladaad badan -> saameyn xoog leh oo kala-baxsan
Natiijooyinka
Decoherence waa sariirta Procrustean ee xisaabinta tirada casriga ah. Waa inaan wax walba ku dhejino 150 μs:
- Bilaabidda xaaladda bilowga ah ee qubits
- Xisaabinta dhibaatada iyadoo la isticmaalayo albaabada quantum
- Sax khaladaadka si aad u hesho natiijooyin macno leh
- Akhri natiijada
Ilaa hadda natiijadu waa niyad jab, inkastoo ku andacoodo in la gaaro 0.5s wakhtiga isku xirnaanta ee kumbiyuutarka tirada ku salaysan :
Waxaan cabbirnaa wakhtiga isku xirnaanta qubit in ka badan 0.5 s, iyo gaashaanka birlabeedka waxaan fileynaa in tani ay fiicnaan doonto in ka badan 1000 s
Waxa kale oo aad ka akhriyi kartaa farsamadan ama tusaale ahaan .
Xaaladdu way sii murugsan tahay xaqiiqda ah in marka la samaynayo xisaabinta adag ay lagama maarmaan tahay in la isticmaalo wareegyada sixitaanka qaladka quantum, kaas oo sidoo kale cuna labadaba wakhtiga iyo qubits la heli karo.
Ugu dambayntiina, naqshadaha casriga ahi ma oggola hirgelinta qorshayaasha isku-xidhka oo ka fiican 1 4tiiba ama 1 kiiba 6 kharash yar.
Siyaabaha loo xalliyo dhibaatooyinka
Si loo xalliyo dhibaatooyinka kor ku xusan, hababka iyo hababka soo socda ayaa hadda la isticmaalaa:
- Isticmaalka cryochambers leh heerkul hooseeya (10 mK (-273,14°C))
- Isticmaalka unugyada processor-ka kuwaas oo si weyn looga ilaaliyo saamaynta dibadda
- Isticmaalka Nidaamyada Saxitaanka Qaladka Quantum (Logic Qubit)
- Использование оптимизаторов при программировании схем для конкретного процессора
Cilmi-baarista ayaa sidoo kale la sameeyaa iyada oo ujeedadu tahay in la kordhiyo wakhtiga kala-baxa, raadinta cusub (iyo hagaajinta la yaqaan) fulinta jirka ee walxaha tirada, hagaajinta wareegyada sixitaanka, iwm., iwm. Waxaa jira horumar (kor ka eeg sifooyinkii hore iyo kuwa maanta ugu sarreeya), laakiin ilaa hadda waa gaabis, aad iyo aad u gaabis ah.
D-Wave
D-Wave 2000Q 2000-qubit kumbiyuutar. Xigasho:
Iyada oo Google uu ku dhawaaqayo gaaritaanka sareynta tirada iyadoo la adeegsanayo processor 53-qubit ah, и laga soo bilaabo shirkadda D-Wave, taas oo tirada qubits ay ku jiraan kumanaan, waa xoogaa jahawareer. Hagaag, runtii, haddii 53 qubits ay awoodeen inay gaaraan sareynta tirada, markaa waa maxay kombuyuutar leh 2048 qubits oo awood u leh? Laakiin wax walba maahan kuwo aad u wanaagsan ...
Si kooban (laga soo qaatay wiki):
Kumbuyuutarada ku shaqeeyaan mabda'a (), waxay xallin karaan dabaqad hoosaadka aadka u xaddidan ee dhibaatooyinka hagaajinta, kumana habboona hirgelinta algorithms-yada caadiga ah iyo albaabada tirada.
Waxaad si faahfaahsan u akhrin kartaa, tusaale ahaan, , (si taxadar leh, laga yaabaa inaan laga furin Ruushka), ama в ka yimid . Jid ahaan, waxaan aad ugu talinayaa inaad akhrido blogkiisa guud ahaan, waxaa jira waxyaabo badan oo wanaagsan
Guud ahaan, laga bilaabo bilawgii ogeysiisyada, bulshada cilmi-nafsiga waxay qabeen su'aalo ku saabsan kombiyuutarada D-Wave. Tusaale ahaan, 2014, IBM waxay su'aal ka keentay xaqiiqda ah in D-Wave Waxay gaadhay heer in 2015, Google, oo ay weheliso NASA, ay iibsadaan mid ka mid ah kumbuyuutarradan quantum-ka iyo cilmi-baadhis ka dib. , taasi haa, kombuyuutarku wuu shaqeeyaa oo u xisaabiyaa dhibaatada si ka dhakhso badan midka caadiga ah. Waxaad wax badan ka akhriyi kartaa qoraalka Google iyo, tusaale ahaan, .
Waxa ugu muhiimsan waa in kombiyuutarrada D-Wave, oo leh boqollaal iyo kun oo qubits, aan loo isticmaali karin xisaabinta iyo socodsiinta algorithms quantum. Ma wadi kartid Shor algorithm dushooda, tusaale ahaan. Waxa kaliya ee ay samayn karaan waa in ay isticmaalaan habab tiro gaar ah si ay u xalliyaan mushkilad gaar ah oo hagaajin ah. Waxaan tixgelin karnaa in D-Wave ay tahay tirada ASIC ee hawl gaar ah.
Wax yar oo ku saabsan ku dayashada kumbuyuutarka quantum
Квантовые вычисления можно эмулировать на обычном компьютере. Ведь действительно, :
- Xaaladda qubitku waxay noqon kartaa nambar adag, ka shaqaynaysa 2x32 ilaa 2x64 bits (8-16 bytes) taas oo ku xidhan qaab dhismeedka processor-ka
- Xaaladda N qubits ee ku xiran waxaa loo matalli karaa sida 2^N tirooyinka adag, i.e. 2^(3+N) oo loogu talagalay 32-bit architecture iyo 2^(4+N) 64-bit.
- Hawlgalka tirada ee N qubits waxa lagu matali karaa jaantuska 2^N x 2^N
Kadib:
- Si loo kaydiyo gobolada la isku dayay ee 10 qubits, 8 KB ayaa loo baahan yahay
- Si aad u kaydiso gobolada 20 qubits waxaad u baahan tahay 8 MB
- Si loo kaydiyo gobolada 30 qubits, 8 GB ayaa loo baahan yahay
- 40 Terabyte ayaa loo baahan yahay si loo kaydiyo gobolada 8 qubits
- Si loo kaydiyo gobolada 50 qubits, 8 Petabyte ayaa loo baahan yahay, iwm.
Isbarbardhigga, () waxa uu xanbaarsan yahay 2.8 petabytes oo xusuusta ah.
- 49 qubit ayaa sannadkii hore la gaarsiiyay kombuyuutarka Shiinaha ugu weyn ()
Xadka isku ekaanshaha kombuyuutarka tirada ee nidaamyada qadiimiga ah waxaa lagu go'aamiyaa xaddiga RAM ee loo baahan yahay si loo kaydiyo xaaladda qubits.
Waxaan sidoo kale ku talinayaa in la akhriyo . Halkaa ka yimid:
Hawlgalka - ku dayasho sax ah oo wareeg ah 49-qubit oo ka kooban 39 "wareeg" (lakabyo madax-bannaan oo albaabbada ah) 2 ^ 63 isku dhufashada adag - 4 Pflops oo kombuyuutar sare ah muddo 4 saacadood ah
Ku dayashada kumbuyuutarka 50+ qubit quantum ee nidaamyada qadiimiga ah waxaa loo arkaa mid aan suurtagal ahayn waqti macquul ah. Tani waa sidoo kale sababta Google ay u isticmaashay processor 53-qubit tijaabintiisa sareynta tirada.
Sarraynta xisaabinta Quantum
Wikipedia wuxuu ina siinayaa qeexida soo socota ee sarraynta xisaabinta quantum:
Ква́нтовое превосхо́дство — способность устройств решать проблемы, которые классические компьютеры практически не могут решить.
Dhab ahaantii, gaaritaanka sarraynta tirada macneheedu waa, tusaale ahaan, isugeynta tirada badan ee la isticmaalayo Shor algorithm waxaa lagu xallin karaa waqti ku filan, ama molecules kiimikaad adag ayaa lagu dayan karaa heerka tirada, iyo wixii la mid ah. Taasi waa, waa cusub ayaa yimid.
Laakin waxa jira daldaloolo ka jira ereyada qeexida, “kuwaas oo kombuyuutarrada qadiimiga ah aanay xalin karin" Dhab ahaantii, tani waxay ka dhigan tahay in haddii aad abuurto kombuyuutar quantum ah oo ah 50+ qubits oo aad ku maamusho wareegyada quantum-ka, markaa, sida aan kor ku soo sheegnay, natiijada wareeggan laguma dayan karo kombuyuutar caadi ah. Taasi waa Kumbuyuutarka qadiimiga ah ma awoodi doono inuu dib u abuuro natiijada wareegga noocan oo kale ah.
Haddii natiijadan oo kale ay ka dhigan tahay sareynta tirada dhabta ah iyo in kale waa su'aal falsafadeed. Laakiin faham waxa Google sameeyay iyo waxa ay ku saleysan tahay lagama maarmaan ah.
Bayaanka Sareynta Quantum ee Google
Sycamore 54-qubit processor
Marka, Oktoobar 2019, horumariyeyasha Google ayaa maqaal ku daabacay daabacaadda sayniska ee Nature "" Qorayaashu waxay ku dhawaaqeen guusha sareynta quantum-ka markii ugu horeysay taariikhda iyagoo isticmaalaya processor-ka 54-qubit Sycamore.
Maqaallada Sycamore online waxay inta badan tixraacaan processor-ka 54-qubit ama processor 53-qubit ah. Xaqiiqdu waxay tahay in sida ku cad , Processor-ku jir ahaan wuxuu ka kooban yahay 54 qubits, laakiin mid ka mid ah waa mid aan shaqeynin oo laga saaray adeegga. Sidaa darteed, run ahaantii waxaan haysanaa processor 53-qubit ah.
Shabakadda halkaa ku taal agabka mawduucan, heerka uu ka duwan yahay si ay u .
Kooxda xisaabinta tirada ee IBM ayaa markii dambe sidaas sheegtay . Shirkaddu waxay ku andacoonaysaa in kombuyuutarkii caadiga ahaa uu hawshan la qabsan doono kii ugu xumaa muddo 2,5 maalmood ah, jawaabta ka soo baxdaa waxay noqon doontaa mid sax ah oo ka saxan kombuyuutarka quantum-ka. Gabagabadaan waxaa la sameeyay iyadoo lagu salaynayo natiijooyinka falanqaynta aragtiyeed ee dhowr habab oo hagaajin ah.
Iyo, dabcan, uu ku jiro Ma iska indho tiri karin hadalkan. Isaga oo ay la socdaan dhammaan xiriirada iyo sida caadiga ah, waxay mudan yihiin inaad waqtigaaga ku bixiso. Hubka saaran FAQ-gan, oo hubi inaad akhrido faallooyinka, waxaa jira xiriiriyeyaal dukumeenti horudhac ah oo lagu faafiyay khadka ka hor inta aan si rasmi ah loogu dhawaaqin.
Maxay Google dhab ahaantii samaysay? Si aad u hesho faham faahfaahsan, akhri Aaronson, laakiin si kooban halkan:
Dabcan, waan kuu sheegi karaa, laakiin waxaan dareemayaa nacasnimo. Xisaabinta waa sida soo socota: Tijaabiyuhu wuxuu soo saaraa wareegga tirada C (ie, isku xigxiga random ee 1-qubit iyo 2-qubit albaabada u dhexeeya deriska ugu dhow, oo qoto dheer, tusaale ahaan, 20, oo ku shaqeeya shabakad 2D ah ee n) = 50-60 qubits). Tijaabiyuhu wuxuu markaas u soo diraa C kombuyuutarka tirada, oo wuxuu waydiiyaa inuu ku dabaqo C xaalad bilow ah oo ah 0, ku cabbir natiijada {0,1} saldhigga, dib ugu soo celi taxanaha n-bit ee la arkay (xadhig), oo ku celi dhowr. kun ama malaayiin jeer. Ugu dambeyntii, isaga oo isticmaalaya aqoontiisa C, tijaabiyaha wuxuu sameeyaa imtixaan xisaabeed si uu u eego haddii natiijadu ay la mid tahay wax soo saarka laga filayo kombuyuutarka tirada.
Si kooban:
- Wareeg random ah oo dhererkiisu yahay 20 of 53 qubits ayaa la abuuray iyadoo la isticmaalayo albaabada
- Wareeggu wuxuu ka bilaabmaa xaaladda bilowga ah [0…0] ee fulinta
- Wax soo saarka wareeggu waa xadhig yar oo random ah (muunad)
- Qaybinta natiijadu maaha mid aan toos ahayn (faragelin)
- Qaybinta shaybaarada la helay ayaa la barbardhigayaa kii la filayo
- Делается вывод о квантовом превосходстве
Taasi waa, Google waxay hirgelisay dhibaatada synthetic ee processor 53-qubit ah, waxayna ku salaysay sheegashadeeda ah in la gaaro sareynta tirada xaqiiqda ah in aysan suurtagal ahayn in lagu daydo processor-kaas nidaamka caadiga ah waqti macquul ah.
Si loo fahmo - Qaybtani sinaba uma dhimayso guusha Google, Injineerada runtii aad ayey u fiican yihiin, su'aasha ah in tan loo tixgelin karo ka sarreynta tirada dhabta ah iyo in kale, sidii hore loo sheegay, waa falsafad ka badan injineernimada. Laakiin waa in aan fahamnaa in markii aan gaarnay sarreynta xisaabinta noocaas ah, ma aynaan horumarin hal tallaabo oo ku aaddan awoodda lagu socodsiiyo algorithm-ka Shor ee lambarrada 2048-bit.
Soo koobid
Kumbuyuutarrada Quantum iyo xisaabinta quantumku waa kuwo aad u rajo badan, aad u da'yar oo ilaa hadda yar oo warshad ahaan lagu dabaqi karo ee tignoolajiyada macluumaadka.
Horumarinta xisaabinta quantum-ka ayaa (maalin) noo ogolaan doonta inaan xallino dhibaatooyinka:
- Qaabaynta hababka jireed ee adag ee heerka tirada
- Aan lagu xallin karin kombuyuutar caadi ah sababtoo ah kakanaanta xisaabinta
Dhibaatooyinka ugu waaweyn ee abuurista iyo ka shaqaynta kumbuyuutarrada quantum:
- Isku-duubnida
- Khaladaadka (isku xirnaanta iyo albaabka)
- Nashqada Processor-ka (wareegyada qubit si buuxda ugu xidhan)
Xaalada hadda:
- Dhab ahaantii - bilowgii aad u .
- Weli ma jiro ka faa'iidaysi ganacsi oo dhab ah (mana cadda goorta ay jiri doonto)
Maxaa ku caawin kara:
- Nooc ka mid ah daah-furka jireed ee yareeya qiimaha fiilooyinka iyo soo-saareyaasha shaqada
- Helitaanka shay kordhin doona wakhtiga kala-duwanaanta iyadoo loo eegayo siday u kala sarreeyaan iyo/ama u dhimi lahaayeen khaladaadka
Fikradayda (aragti shaqsiyeed oo kaliya), Qaabka cilmiyeed ee hadda jira ee aqoonta, kuma gaari doono guul la taaban karo ee horumarinta tignoolajiyada quantum, halkan waxaan u baahannahay horumar tayo leh oo ku saabsan qaybo ka mid ah sayniska aasaasiga ah ama la dabaqay, taas oo siin doonta dhiirigelin fikrado iyo habab cusub.
Inta lagu guda jiro, waxaan ka helaynaa waayo-aragnimo ku saabsan barnaamijyada quantum, ururinta iyo abuurista algorithms ee tirada, tijaabinta fikradaha, iwm, iwm. Waxaan sugeynaa horumar.
gunaanad
Qormadan waxaynu ku soo marnay marxaladihii ugu waaweynaa ee soo maray kombuyuutarrada quantum-ka iyo kombuyuutarrada quantum-ka, waxaanu baadhnay mabda’a ay ku shaqeeyaan, waxaanu baadhnay dhibaatooyinka ugu waaweyn ee ay injineeradu kala kulmaan horumarinta iyo hawl-gelinta Processor-rada Quantum-ka, sidoo kale waxaynu eegnay waxa ay yihiin Multi-qubit. D-computer run ahaantii waa Wave iyo Google ku dhawaaqistii dhawaa ee lagu gaaray sareynta tirada
Daaha gadaashiisa waxaa ah su'aalo ku saabsan barnaamijka kumbuyuutarka quantum-ka (luqadaha, hababka, hababka, iwm.) iyo su'aalaha la xiriira hirgelinta jireed ee gaarka ah ee soo-saareyaasha, sida loo maareeyo qubits, isku xirka, akhrinta, iwm. Waxaa laga yaabaa in tani ay noqon doonto mawduuca maqaalka ama maqaallada soo socda.
Waad ku mahadsan tahay dareenkaaga, waxaan rajeynayaa in maqaalkani uu noqon doono mid waxtar u leh qof.
(C)
Mahadnaq
si aad u saxdo una faallooto qoraalka isha, iyo sidoo kale maqaalka
wixii macluumaad ah ee ku saabsan faallooyinka , oo ma aha iyada oo keliya, taas oo inta badan iga caawisay inaan ogaado halxiraalahan.
Ku socota dhammaan qorayaasha maqaallada iyo daabacadaha agabkooda loo adeegsaday qoritaanka maqaalkan.
Liiska kheyraadka
Qodobada Hadda Ka Soo Baxay [Habka Akadeemiyada Qaranka]
Статьи с Хабра (в случайном порядке)
Maqaallo aan kala sooc lahayn (laakin aan ka xiiso yarayn) maqaallada internetka
Casharo iyo muxaadaro
Source: www.habr.com