Likhomphutha tsa quantum le komporo ea quantum - e ncha , e ileng ea kenngoa sebakeng sa rona sa boitsebiso hammoho le , le mantsoe a mang a theknoloji e phahameng. Ka nako e tšoanang, ha ho mohla nkileng ka khona ho fumana boitsebiso Inthaneteng bo neng bo ka kopanya puzzle e hloohong ea ka e bitsoang "kamoo li-computer tsa quantum li sebetsang ka teng". Ee, ho na le mesebetsi e mengata e metle, ho kenyeletsoa le ea Habr (bona. ), litlhaloso tseo ho tsona, joalo ka ha ho le joalo, li ruta le ho feta, empa setšoantšo se hloohong ea ka, joalo ka ha ba re, ha sea ka sa eketsa.
Haufinyane tjena basebetsi-'moho le 'na ba ile ba tla ho' na 'me ba mpotsa, "Na ua utloisisa hore na komporo ea quantum e sebetsa joang? O ka re bolella?” Eaba kea hlokomela hore ha se 'na feela ea nang le bothata ba ho kopanya setšoantšo se lumellanang hloohong ea ka.
Ka lebaka leo, ho ile ha etsoa teko ea ho bokella tlhahisoleseding e mabapi le lik'homphieutha tsa quantum hore e be potoloho e tsitsitseng ea logic eo ho eona. boemo ba motheo, ntle le ho qoelisoa ka botebo ho lipalo le sebopeho sa lefats'e la quantum, ho ile ha hlalosoa hore na k’homphieutha ea quantum ke eng, e sebetsa ka melao-motheo efe, le hore na bo-rasaense ba tobana le mathata afe ha ba e bōpa le ho e sebelisa.
Lethathamo la tse kahare
Boithorollo
Mongoli ha se setsebi sa quantum computing, le Bamameli ba sengoloa ke batho ba tšoanang ba IT, eseng litsebi tsa quantum, bao hape ba batlang ho kopanya setšoantšo ka lihloohong tsa bona se bitsoang "Kamoo li-computer tsa quantum li sebetsang kateng." Ka lebaka lena, mehopolo e mengata sengolong e nolofalitsoe ka boomo ho utloisisa hamolemo theknoloji ea quantum boemong ba "motheo", empa ntle le .
Lingoliloeng libakeng tse ling li sebelisa lisebelisoa tse tsoang mehloling e meng, . Kae kapa kae moo ho khonehang, lihokelo tse tobileng le matšoao a mongolo oa mantlha, tafole kapa setšoantšo li kengoa. Haeba ke lebetse ntho (kapa motho) kae-kae, ngola 'me ke tla e lokisa.
Selelekela
Khaolong ena, re tla sheba ka bokhuts'oane hore na mehla ea quantum e qalile joang, lebaka e ne e le lefe le susumetsang mohopolo oa khomphutha ea quantum, eo (e leng linaha le mekhatlo) hajoale e leng libapali tse etelletseng pele lebaleng lena, hape le ho bua ka bokhutšoanyane. mabapi le litsela tse kholo tsa nts'etsopele ea quantum computing.
E ile ea qala joang
Sebaka sa ho qala sa nako ea quantum se nkoa e le 1900, ha M. Planck a qala ho beha pele. matla ao a ntšoa 'me a monngoa eseng ka ho tsoelang pele, empa ka quanta e arohaneng (likarolo). Mohopolo ona o ile oa nkuoa 'me oa ntlafatsoa ke bo-ramahlale ba bangata ba hlahelletseng ba mehleng eo - Bohr, Einstein, Heisenberg, Schrödinger, e ileng ea qetella e lebisitse ho thehoeng le nts'etsopele ea mahlale a joalo. . Ho na le lisebelisoa tse ngata tse ntle Inthaneteng mabapi le ho thehoa ha quantum physics e le saense; sehloohong sena re ke ke ra lula re bua ka sena ka ho qaqileng, empa ho ne ho hlokahala ho bontša letsatsi leo ka lona re kenang mehla e mecha ea quantum.
Fisiks ea Quantum e tlisitse liqapi le mahlale a mangata bophelong ba rona ba letsatsi le letsatsi, ntle le moo ho leng thata ho nahana ka lefatše le re potileng. Ka mohlala, laser, eo hona joale e sebelisoang hohle, ho tloha lisebelisoa tsa ntlo (maemo a laser, joalo-joalo) ho ea ho mekhoa e phahameng ea theknoloji (laser bakeng sa ho lokisa pono, hello. ). E ka ba ntho e utloahalang ho nahana hore haufinyane motho e mong o tla tla le maikutlo a hore na ke hobane'ng ha u sa sebelise mekhoa ea quantum bakeng sa k'homphieutha. Mme yaba ka 1980 ya etsahala.
Wikipedia e bonts'a hore mohopolo oa pele oa komporo ea quantum o hlahisitsoe ka 1980 ke rasaense oa rona Yuri Manin. Empa ba ile ba qala ho bua ka eona feela ka 1981, ha R. Feynman ea tsebahalang haholo , o hlokometse hore ho ke ke ha khoneha ho etsisa phetoho ea tsamaiso ea quantum k'homphieutheng ea khale ka tsela e sebetsang hantle. O ile a etsa tlhahiso ea mohlala oa mathomo , e tla khona ho etsa mohlala o joalo.
Ho na le , eo ho eona e nahanoa haholoanyane ka thuto le ka botlalo, empa re tla bua ka bokhutšoanyane:
Mehato ea bohlokoa nalaneng ea ho theha likhomphutha tsa quantum:
- [1994]. P. Lebopo. E entsoe ke
- [1998]. E entsoe
- [2001]. IBM e hlahisitse ts'ebetso bakeng sa ho eketsa palo ea 15
- [2007-2016]. e theha le ho nts'etsapele komporo e nang le 128-2000 qubits
- [2012]. E entsoe Univesithing ea California
- [2016]. Google khomphuteng ya 9-qubit
- [2017]. (athomo tse tharo)
- [2019]. . Khomphutha ea 20-qubit marung
- [2019]. . 53 qubit komporo. ?
Joalo ka ha u bona, ho se ho fetile lilemo tse 17 (ho tloha ka 1981 ho isa 1998) ho tloha motsotsong oa mohopolo ho fihlela ts'ebetsong ea eona ea pele komporong e nang le li-qubits tse 2, le lilemo tse 21 (ho tloha 1998 ho isa 2019) ho fihlela palo ea li-qubits e nyolohetse ho 53. Ho nkile lilemo tse 11 (ho tloha 2001 ho isa 2012) ho ntlafatsa sephetho sa algorithm ea Shor (re tla e sheba ka botlalo hamorao) ho tloha palo ea 15 ho isa ho 21. Hape, ke lilemo tse tharo feela tse fetileng re fihlile ntlheng ea ho kenya ts'ebetsong seo Feynman a buileng ka sona, 'me u ithute ho etsisa mekhoa e bonolo ka ho fetisisa ea' mele.
Tsoelo-pele ea quantum computing e lieha. Bo-rasaense le baenjiniere ba tobane le mesebetsi e thata haholo, linaha tsa quantum li phela nako e khutšoanyane haholo ebile lia fokola, 'me e le ho li boloka nako e telele ho lekana ho etsa lipalo, li tlameha ho haha sarcophagi bakeng sa liranta tse limilione tse mashome, moo mocheso o bolokiloeng. ka holimo feela ho noto e felletseng, 'me e sirelelitsoe haholo ho tsoa litšusumetsong tsa kantle. E latelang re tla bua ka mesebetsi le mathata ana ka botlalo.
Libapali tse ka Sehloohong
Li-slide tsa karolo ena li nkiloe sehloohong , ho tsoa ho mofuputsi Alexey Fedorov. E re ke u fe mantsoe a tobileng:
Linaha tsohle tse atlehileng tsa theknoloji hajoale li ntse li tsoela pele ho nts'etsapele mahlale a quantum. Ho tseteloa chelete e ngata phuputsong ena, 'me ho ntse ho etsoa mananeo a khethehileng a ho tšehetsa theknoloji ea quantum.
Ha se linaha feela, empa le lik'hamphani tse ikemetseng li kenya letsoho peisong ea quantum. Ka kakaretso, Google, IBM, Intel le Microsoft li sa tsoa tsetela chelete e ka bang $ 0,5 limilione tse likete ho nts'etsopele ea lik'homphieutha tsa quantum le ho theha lilaboratori tse kholo le litsi tsa lipatlisiso.
Ho na le lingoliloeng tse ngata ka Habré le Marang-rang, mohlala, , и , moo boemo ba hona joale ba litaba le nts'etsopele ea theknoloji ea quantum linaheng tse fapaneng e hlahlojoa ka ho qaqileng haholoanyane. Ntho e ka sehloohong ho rona hona joale ke hore linaha tsohle tse tsoetseng pele tsa theknoloji le libapali li tsetela chelete e ngata ho etsa lipatlisiso ntlheng ena, e leng se fanang ka tšepo bakeng sa tsela ea ho tsoa mathateng a morao-rao a theknoloji.
Litsela tsa nts'etsopele
Hajoale (Nka fosa, ntokise) boiteko ba mantlha (le liphetho tse kholo kapa tse nyane haholo) tsa libapali tsohle tse etelletseng pele li tsepamisitsoe likarolong tse peli:
- Lik'homphieutha tse khethehileng tsa quantum, tse reretsoeng ho rarolla bothata bo itseng bo khethehileng, mohlala, bothata ba ho ntlafatsa. Mohlala oa sehlahisoa ke likhomphutha tsa D-Wave quantum.
- Lik'homphieutha tsa Universal quantum - tse khonang ho kenya ts'ebetsong li-algorithms tsa quantum (Shor, Grover, joalo-joalo). Ts'ebetsong e tsoang ho IBM, Google.
Li-vector tse ling tsa nts'etsopele tseo fisiks ea quantum e re fang tsona, tse kang:
- e le motheo oa
- le tse ling tse ngata
Ehlile, e boetse e lethathamong la libaka tsa lipatlisiso, empa hajoale ho bonahala ho se na liphetho tsa bohlokoa haholo.
Ho phaella moo u ka bala , google"", Ka mohlala, , и .
Lintho tsa motheo. Lintho tsa quantum le litsamaiso tsa quantum
Ntho ea bohlokoa ka ho fetisisa eo u lokelang ho e utloisisa ho tsoa karolong ena ke hore
Khomphuta ea quantum (ho fapana le tloaelo) e sebelisa joalo ka bajari ba tlhahisoleseling dintho tsa quantum, le ho etsa lipalo, lintho tsa quantum li tlameha ho hokahanngoa tsamaiso ea quantum.
Ntho ea quantum ke eng?
Ntho ea quantum - ntho ea microworld (quantum world) e bonts'ang thepa ea quantum:
- E na le boemo bo hlalositsoeng ka mekhahlelo e 'meli ea moeli
- E boemong bo phahameng ba boemo ba eona ho fihlela motsotso oa tekanyo
- E ikamahanya le lintho tse ling ho theha litsamaiso tsa quantum
- E khotsofatsa theorem ea no-cloning (boemo ba ntho ha bo khone ho kopitsoa)
Ha re shebeng thepa ka 'ngoe ka botlalo:
E na le boemo bo hlalositsoeng ka mekhahlelo e 'meli ea moeli (boemo ba ho qetela)
Mohlala oa khale oa lefatše oa sebele ke chelete ea tšepe. E na le boemo ba "lehlakore", le nkang mekhahlelo e 'meli ea moeli - "lihlooho" le "mehatla".
E boemong bo phahameng ba boemo ba eona ho fihlela motsotso oa tekanyo
Ba akhela chelete ea tšepe, ea fofa ’me ea bilika. Ha e ntse e potoloha, ho ke ke ha khoneha ho bolela hore na boemo ba eona ba "lehlakore" bo teng hokae. Empa hang ha re e theola 'me re sheba sephetho, boemo bo phahameng ba linaha bo oela hang-hang ho e' ngoe ea linaha tse peli tsa moeli - "lihlooho" le "mehatla". Ho otla chelete ea tšepe molemong oa rona ke tekanyo.
E ikamahanya le lintho tse ling ho theha litsamaiso tsa quantum
Ho thata ka chelete ea tšepe, empa a re lekeng. Ak'u nahane re lahlile lichelete tsa tšepe tse tharo e le hore li pota-pota li khomarelane, hona ke ho qhekella ka lichelete tsa tšepe. Ka motsotso o mong le o mong oa nako, ha se feela hore e 'ngoe le e' ngoe ea tsona e boemong bo phahameng ba linaha, empa linaha tsena li susumetsana ka bobeli (lichelete tsa tšepe lia thulana).
E khotsofatsa theorem ea no-cloning (boemo ba ntho ha bo khone ho kopitsoa)
Ha lichelete tsa tšepe li ntse li fofa le ho bilika, ha ho na tsela eo re ka etsang kopi ea boemo ba ho ohla ea lichelete tsa tšepe, tse arohaneng le tsamaiso. Tsamaiso e phela ka hare ho eona 'me e boulela haholo ho lokolla tlhahisoleseding leha e le efe ho lefats'e le ka ntle.
Mantsoe a seng makae a mang mabapi le khopolo ka boeona "li-superpositions", hoo e ka bang lihloohong tsohle superposition e hlalosoa e le "e maemong ohle ka nako e le 'ngoe", eo ehlileng e leng 'nete, empa ka linako tse ling e ferekanya ho sa hlokahale. A superposition of states e ka boela ea nahanoa e le taba ea hore motsotso o mong le o mong oa nako ntho ea quantum e na le ho na le menyetla e itseng ea ho putlama boemong bo bong le bo bong ba moeli oa eona, 'me ka kakaretso menyetla ena ka tlhaho e lekana le 1.. Hamorao, ha re nahana ka qubit, re tla lula ho sena ka ho qaqileng haholoanyane.
Bakeng sa lichelete tsa tšepe, sena se ka bonoa - ho itšetlehile ka lebelo la pele, lehlakoreng la ho lahlela, boemo ba tikoloho eo chelete ea tšepe e fofang ho eona, motsotso o mong le o mong ka nako monyetla oa ho fumana "lihlooho" kapa "mehatla" o fapane. ’Me, joalokaha ho boletsoe pejana, boemo ba chelete e joalo ea tšepe e fofang bo ka nahanoa e le “ho ba meeling eohle ea eona ka nako e le ’ngoe, empa ka menyetla e sa tšoaneng ea ho sebelisoa ha eona.”
Ntho efe kapa efe eo thepa e kaholimo e khotsofalitsoeng ka eona le eo re ka e bopang le ho e laola e ka sebelisoa e le sejari sa tlhahisoleseling komporong ea quantum.
Haufinyane re tla bua ka boemo ba hona joale ba litaba ka ts'ebetsong ea 'mele ea qubits e le lintho tsa quantum, le seo bo-rasaense ba se sebelisang hona joale boemong bona.
Kahoo thepa ea boraro e bolela hore lintho tsa quantum li ka ts'oaroa ho theha litsamaiso tsa quantum. Sisteme ea quantum ke eng?
Sistimi ea quantum - Sistimi ea lintho tse ferekaneng tsa quantum tse nang le thepa e latelang:
- Sisteme ea quantum e boemong bo phahameng ba linaha tsohle tse ka khonehang tsa lintho tseo e nang le tsona
- Ho ke ke ha khoneha ho tseba boemo ba tsamaiso ho fihlela motsotso oa ho lekanya
- Nakong ea ho lekanya, sistimi e sebelisa e 'ngoe ea mefuta e ka bang teng ea linaha tsa eona tsa moeli
(mme, ho sheba pele hanyane)
Corollary bakeng sa mananeo a quantum:
- Lenaneo la quantum le na le boemo bo fanoeng ba tsamaiso ho kenyelletsong, superposition ka hare, superposition ho tlhahiso.
- Ka tlhahiso ea lenaneo ka mor'a tekanyo, re na le ts'ebetsong e ka khonehang ea e 'ngoe ea linaha tsa ho qetela tsa tsamaiso (hammoho le liphoso tse ka khonehang)
- Lenaneo lefe kapa lefe la quantum le na le meralo ea chimney (input -> output. Ha ho loops, u ke ke ua bona boemo ba tsamaiso bohareng ba ts'ebetso.)
Papiso ea komporo ea quantum le e tloaelehileng
Ha re bapiseng komporo e tloaelehileng le ea quantum.
| k'homphieutha e tloaelehileng | Khomphuta ea quantum | |
|
Mehopolo
|
0 / 1 | `a|0> + b|1>, a^2+b^2=1` |
|
Fizikia
|
Semiconductor transistor | Ntho ea quantum |
|
Motsamaisi oa tlhahisoleseling
|
Maemo a motlakase | Polarization, spin, ... |
|
Tshebetso
|
CHE, LE, KAPA, XOR holim'a likotoana | Li-valve: CNOT, Hadamard,… |
|
Kamano
|
Semiconductor chip | Pherekano e mong le e mong |
|
Algorithms
|
E tloaelehileng (sheba Whip) | Tse khethehileng (Lebopong, Grover) |
|
Molao-motheo
|
Digital, deterministic | Analog, probabilistic |
Boemo ba kelello
K'homphieutheng e tloaelehileng sena ke hanyenyane. Ho tsebahala ho rona ka hohle deterministic bit. E ka nka boleng ba 0 kapa 1. E sebetsana hantle le karolo yuniti e utloahalang bakeng sa k'homphieutha e tloaelehileng, empa ha e tšoanelehe ka ho feletseng bakeng sa ho hlalosa naha ntho ya quantum, eo, joalokaha re se re boletse, naheng e tengli-superpositions tsa linaha tsa bona tsa moeli.
Sena ke seo ba tlileng ka sona . Meeli ea eona ea moeli e hlokomela maemo a tšoanang le 0 le 1 , ’me boemong bo phahameng bo emela kabo ea monyetla holim'a meeli ea eona |0> и |1>:
a|0> + b|1>, такое, что a^2+b^2=1a le b emela , 'me lisekoere tsa li-module tsa bona ke menyetla ea sebele ea ho fumana litekanyetso tse joalo tsa moeli oa linaha. |0> и |1>, ha o ka putlama qubit ka tekanyo hona joale.
Lera la mmele
Boemong ba morao-rao ba theknoloji ea tsoelo-pele, ts'ebetsong ea 'mele ea hanyenyane bakeng sa k'homphieutha e tloaelehileng ke semiconductor transistor, bakeng sa quantum, joalo ka ha re se re boletse, ntho efe kapa efe ya quantum. Karolong e latelang re tla bua ka seo hona joale se sebelisoang e le mecha ea litaba ea 'mele bakeng sa qubits.
Ho boloka bohareng
Bakeng sa k'homphieutha e tloaelehileng sena ke motlakase - maemo a motlakase, ho ba teng kapa ho ba sieo ha hona joale, joalo-joalo, bakeng sa quantum - e tšoanang boemo ba ntho ya quantum (tataiso ea polarization, spin, joalo-joalo), e ka bang boemong bo phahameng.
Tshebetso
Ho kenya tšebetsong li-circuits tsa logic k'homphieutheng e tloaelehileng, re sebelisa tse tsebahalang , bakeng sa ts'ebetso ea li-qubits ho ne ho hlokahala hore ho tle le tsamaiso e fapaneng ka ho feletseng ea ts'ebetso, e bitsoang . Liheke li ka ba li-qubit tse le 'ngoe kapa tse peli, ho itšetlehile ka hore na ke li-qubits tse kae tse ntseng li fetoloa.
Mehlala ea liheke tsa quantum:
Ho na le mohopolo universal valve set, tse lekaneng ho etsa palo leha e le efe ea quantum. Ka mohlala, sete ea bokahohle e kenyelletsa heke ea Hadamard, heke ea phallo ea mohato, keiti ea CNOT, le heke ea π⁄8. Ka thuso ea bona, o ka etsa palo efe kapa efe ea quantum ka sete e sa reroang ea li-qubits.
Sengoliloeng sena re ke ke ra lula ka botlalo mabapi le sistimi ea liheke tsa quantum; o ka bala ho eketsehileng ka bona le ts'ebetso e utloahalang ho li-qubits, mohlala, . Ntho ea bohlokoa eo u lokelang ho e hopola:
- Ts'ebetso ea lintho tsa quantum e hloka hore ho thehoe basebelisi ba bacha ba bohlale (liheke tsa quantum)
- Liheke tsa Quantum li tla ka mefuta e le 'ngoe ea qubit le tse peli-qubit.
- Ho na le liheke tsa bokahohleng tse ka sebelisoang ho etsa computation efe kapa efe ea quantum
Kamano
Transistor e le 'ngoe ha e na thuso ho rona ho hang; e le hore re etse lipalo, re hloka ho hokahanya li-transistors tse ngata, ke hore, ho theha semiconductor chip ho tsoa ho limilione tsa li-transistors tseo ho ka hahang li-circuits tse bohlale ho tsona. mme, qetellong, fumana processor ea sejoale-joale ka sebopeho sa eona sa khale.
qubit e le 'ngoe le eona ha e na thuso ho rona ka botlalo (haeba, haeba e le ka maemo a thuto),
ho etsa lipalo re hloka sistimi ea qubits (lintho tsa quantum)
eo, joalo ka ha re se re boletse, e bopiloeng ka ho qoelisa li-qubits e le hore liphetoho tsa linaha tsa bona li etsahale ka mokhoa o kopanetsoeng.
Algorithms
Li-algorithms tse tloaelehileng tseo batho ba li bokeletseng ho tla fihlela joale ha lia lokela ho kengoa ts'ebetsong komporong ea quantum. E, ka kakaretso ha ho hlokahale. Lik'homphieutha tsa quantum tse thehiloeng ho logic ea heke holim'a li-qubits li hloka hore ho thehoe li-algorithms tse fapaneng ka ho feletseng, li-algorithms tsa quantum. Har'a li-algorithms tse tsebahalang haholo tsa quantum, tse tharo li ka khetholloa:
- (factorization)
- (batlisisa ka potlako polokelong ea polokelo e sa reroang)
- (karabo ea potso, ts'ebetso e tsitsitseng kapa e leka-lekaneng)
Molao-motheo
'Me phapang ea bohlokoa ka ho fetisisa ke molao-motheo oa ts'ebetso. Bakeng sa k'homphieutha e tloaelehileng sena ke digital, molao-motheo o tiileng, ho itšetlehile ka taba ea hore haeba re beha boemo bo bong ba pele ba tsamaiso mme re e fetisetsa ka algorithm e fanoeng, joale phello ea lipalo e tla tšoana, ho sa tsotellehe hore na re matha palo ena ka makhetlo a makae. Haele hantle, boitšoaro bona ke seo re se lebellang ho tsoa komporong.
Khomphutha ea Quantum e ntse e tsoela pele analogue, probabilistic molao-motheo. Sephetho sa algorithm e fanoeng sebakeng se fanoeng sa pele ke sampole ho tsoa kabong ea monyetla ts'ebetsong ea ho qetela ea algorithm hammoho le liphoso tse ka bang teng.
Sebopeho sena se ka etsahalang sa khomphutha ea quantum se bakoa ke ntho e ka etsahalang ea lefats'e ea quantum. "Molimo ha a bapale mataese le bokahohle.", ho boletse Einstein oa khale, empa liteko tsohle le litebello ho tla fihlela joale (paradigm ea morao-rao ea saense) li tiisa se fapaneng.
Ts'ebetsong ea 'mele ea qubits
Joalokaha re se re boletse, qubit e ka emeloa ke ntho ea quantum, ke hore, ntho e bonahalang e phethahatsang thepa ea quantum e hlalositsoeng ka holimo. Ka mantsoe a mang, ntho efe kapa efe ea 'mele eo ho eona ho nang le linaha tse peli' me linaha tsena tse peli li maemong a holimo li ka sebelisoa ho theha komporo ea quantum.
"Haeba re ka kenya athomo maemong a mabeli a fapaneng 'me ra a laola, joale u na le qubit. Haeba re ka etsa sena ka ion, ke qubit. Hoa tšoana le hona joale. Haeba re e tsamaisa ka tatellano ea oache le ka nako e ts'oanang, u na le qubit. ”
Ho na le к , moo mefuta ea hona joale ea ts'ebetsong ea 'mele ea qubit e nkoang ka ho qaqileng haholoanyane, re tla thathamisa feela tse tsebahalang le tse tloaelehileng:
- le mehopolo e meng e mengata e sa tloaelehang (anions, joalo-joalo)
Har'a mefuta ena eohle e fapaneng, e tsoetseng pele ka ho fetisisa ke mokhoa oa pele oa ho fumana li-qubits, tse thehiloeng ho . , , le libapali tse ling tse etellang pele li e sebelisa ho aha litsamaiso tsa bona.
Hantle, bala ho feta ho khoneha qubits ho tloha .
Lintho tsa motheo. Kamoo komporo ea quantum e sebetsang kateng
Lisebelisoa tsa karolo ena (mosebetsi le litšoantšo) li nkiloe sehloohong .
Kahoo, nahana hore re na le mosebetsi o latelang:
Ho na le sehlopha sa batho ba bararo: (A)ndrey, (B)olodya le (C)erezha. Ho na le litekesi tse peli (0 le 1).
E boetse e tsejoa hore:
- (A)ndrey, (B)olodya ke metsoalle
- (A)ndrey, (C)erezha ke lira
- (B)olodya le (C)erezha ke lira
Mosebetsi: Beha batho litekesing e le hore Max(metsoalle) и Min(lira)
Lintlha: L = (palo ea metsoalle) - (palo ea lira) bakeng sa kgetho ka nngwe ya bodulo
BOHLOKOA: Ho nka hore ha ho na heuristics, ha ho na tharollo e nepahetseng. Tabeng ena, bothata bo ka rarolloa feela ka ho batla ka ho feletseng likhetho.
Tharollo khomphuteng e tloaelehileng
Mokhoa oa ho rarolla bothata bona khomphuteng e tloaelehileng (e kholo) (kapa sehlopha) - ho hlakile hore o hloka ho bula likhetho tsohle tse ka khonehang. Haeba re na le sistimi ea li-multiprocessor, re ka bapisa lipalo tsa tharollo ho li-processor tse 'maloa ebe re bokella liphetho.
Re na le likhetho tse 2 tsa marobalo (tekesi 0 le tekesi 1) le batho ba 3. Sebaka sa tharollo 2 ^ 3 = 8. U ka ba ua feta likhethong tse 8 ho calculator, sena ha se bothata. Joale ha re thatafatse bothata - re na le batho ba 20 le libese tse peli, sebaka sa tharollo 2^20 = 1. Ha ho letho le rarahaneng. Ha re eketse palo ea batho ka makhetlo a 2.5 - nka batho ba 50 le literene tse peli, sebaka sa tharollo ke hona joale 2^50 = 1.12 x 10^15. K'homphieutha e tloaelehileng (e holimo) e se e qala ho ba le mathata a tebileng. Ha re eketse palo ea batho ka makhetlo a 2, batho ba 100 ba tla re fa 1.2 x 10 ^ 30 dikgetho tse ka khonehang.
Ke hore, mosebetsi ona o ke ke oa baloa ka nako e lekaneng.
Ho hokela komporo e kholo
Khomphuta e matla ka ho fetisisa hajoale ke nomoro ea 1 ea ke hore , tlhahiso 122 . Ha re nke hore re hloka ts'ebetso ea 100 ho bala khetho e le 'ngoe, ebe re rarolla bothata bakeng sa batho ba 100 bao re tla ba hloka:
(1.2 x 10^30 100) / 122×10^15 / (606024365) = 3 x 10^37 lilemo.
Joalokaha re bona ha tekanyo ea data ea pele e ntse e eketseha, sebaka sa tharollo se ntse se hōla ho ea ka molao oa matla, ka kakaretso, bakeng sa li-bits tsa N re na le 2 ^N mekhoa e ka khonehang ea tharollo, eo bakeng sa N (100) e batlang e le nyenyane e re fang sebaka sa tharollo se sa baloeng (boemong ba hona joale ba theknoloji).
Na ho na le mekhoa e meng? Joalokaha u ka 'na ua nahana, e, ho teng.
Empa pele re kena tabeng ea hore na ke hobane'ng ha lik'homphieutha tsa quantum li ka rarolla mathata a kang ana, ha re nke nakoana ho pheta seo a leng sona. kabo ea monyetla. U se ke ua tšoha, ena ke sehlooho sa tlhahlobo, ho ke ke ha e-ba le lipalo tse thata mona, re tla etsa ka mohlala oa khale ka mokotla le libolo.
Li-combinatorics tse nyane feela, khopolo ea monyetla le teko e makatsang
Ha re nke mokotla mme re o kenye ho oona 1000 libolo tse tšoeu le 1000 tse ntšo. Re tla etsa teko - re ntše bolo, re ngole 'mala, re khutlisetse bolo ka mokotleng ebe re kopanya libolo ka mokotleng.
Teko e entsoe ka makhetlo a 10, a ntša libolo tse 10 tse ntšo. Mohlomong? Ehlile. Na sampole ee e re fa mohopolo o utloahalang oa kabo ea 'nete ka mokotleng? Ho hlakile hore ha ho joalo. Se lokelang ho etsoa - hantle, leqpheta teko makhetlo a milione 'me u bale maqhubu a libolo tse ntšo le tse tšoeu. Re fumana, mohlala 49.95% e ntšo le 50.05% e tšoeu. Tabeng ena, sebopeho sa kabo eo re e etsang sampole (ho ntša bolo e le 'ngoe) e se e ntse e hlakile haholoanyane.
Taba ea mantlha ke ho utloisisa seo teko ka boeona e na le sebopeho sa probabilistic, ka mohlala o le mong (bolo) re ke ke ra tseba sebopeho sa 'nete sa kabo, re hloka ho pheta teko hangata le karolelano ea liphetho.
Ha re e kenye mokotleng oa rona Libolo tse 10 tse khubelu le tse 10 tse tala (liphoso). Ha re phete teko makhetlo a 10. INa ntša tse 5 tse khubelu le tse 5 tse tala. Mohlomong? Ee. Re ka bua ho hong ka kabo ea 'nete - Che. Seo u lokelang ho se etsa - hantle, ua utloisisa.
Ho fumana kutloisiso ea sebopeho sa kabo ea monyetla, hoa hlokahala ho etsa mohlala khafetsa liphetho tsa motho ka mong ho tsoa kabong ena le ho etsa karolelano ea liphetho.
Ho kopanya khopolo le ho itloaetsa
Hona joale ho e-na le libolo tse ntšo le tse tšoeu, ha re nke libolo tsa billiard re li kenye ka mokotleng Libolo tse 1000 tse nang le nomoro ea 2, 1000 ka nomoro ea 7 le libolo tsa 10 tse nang le linomoro tse ling.. A re nahaneng ka motho ea lekang liteko ea koetliselitsoeng liketso tse bonolo ka ho fetisisa (ho ntša bolo, ho ngola palo, ho khutlisetsa bolo ka mokotleng, ho kopanya libolo ka mokotleng) 'me o etsa sena ka li-microseconds tse 150. Hantle, teko e joalo ka lebelo (eseng papatso ea lithethefatsi !!!). Ebe ka metsotsoana e 150 o tla khona ho etsa liteko tsa rona makhetlo a 1 milione 'me u re fe liphetho tsa kakaretso.
Ba ile ba lula fatše tekong, ba mo fa mokotla, ba furalla, ba emela metsotsoana e 150 mme ba amohela:
palo ea 2 - 49.5%, palo ea 7 - 49.5%, palo e setseng ka kakaretso - 1%.
Ee ho joalo, mokotla oa rona ke komporo ea quantum e nang le algorithm e rarollang bothata ba rona, 'me libolo ke tharollo e ka khonehang. Kaha ho na le litharollo tse peli tse nepahetseng, joale komporo ea quantum e tla re fa efe kapa efe ea litharollo tsena tse ka khonehang ka monyetla o lekanang, le liphoso tsa 0.5% (10/2000), eo re tla bua ka eona hamorao.
Ho fumana sephetho sa komporo ea quantum, o hloka ho tsamaisa algorithm ea quantum makhetlo a mangata ho sete e tšoanang ea data ea ho kenya le ho etsa karolelano ea sephetho.
Scalability ea komporo ea quantum
Joale nahana hore bakeng sa mosebetsi o kenyelletsang batho ba 100 (sebaka sa tharollo 2^100 re hopola sena), ho boetse ho na le liqeto tse peli feela tse nepahetseng. Joale, haeba re nka li-qubits tse 100 ebe re ngola algorithm e lekanyetsang sepheo sa rona (L, bona ka holimo) holim'a li-qubits tsena, joale re tla fumana mokotla oo ho oona ho tla ba le libolo tse 1000 ka palo ea karabo ea pele e nepahetseng, 1000 palo ea karabo ea bobeli e nepahetseng le libolo tse 10 tse nang le linomoro tse ling. 'Me ka mor'a metsotsoana e tšoanang ea 150 mohlahlobi oa rona o tla re fa khakanyo ea monyetla oa ho ajoa ha likarabo tse nepahetseng..
Nako ea ts'ebetso ea algorithm ea quantum (e nang le maikutlo a mang) e ka nkoa e le kamehla O (1) mabapi le boholo ba sebaka sa tharollo (2 ^ N).
'Me sena ke hantle thepa ea k'homphieutha ea quantum - runtime constancy mabapi le ho eketseha ha molao oa matla ho rarahana ha sebaka sa tharollo ke senotlolo.
Mafatše a Qubit le a tšoanang
See se etsahala joang? Ke eng e lumellang komporo ea quantum ho etsa lipalo kapele hakana? Tsohle li mabapi le tlhaho ea quantum ea qubit.
Bona, re itse qubit e tšoana le ntho ea quantum e elelloa e 'ngoe ea maemo a eona a mabeli ha e shejoa, empa ka “tlhaho e hlaha” e ho superpositions of states, ke hore, e libakeng tsa eona tse peli tsa moeli ka nako e le 'ngoe (ka monyetla o itseng).
Nka (A)ndreya 'me u nahane ka boemo ba eona (e leng koloing - 0 kapa 1) e le qubit. Ebe re na le (sebakeng sa quantum) mafatshe a mabedi a bapileng, ho e 'ngoe (A) o lutse ka tekesi 0, lefatšeng le leng - ka tekesi 1. Ka litekesi tse peli ka nako e le 'ngoe, empa ka monyetla o itseng oa ho e fumana ho e 'ngoe le e 'ngoe ea tsona nakong ea ho shebella.
Nka (B) bacha hape ha re nahaneng boemo ba eona joalo ka qubit. Mafatše a mang a mabeli a tšoanang a hlaha. Empa hajoale lipara tsena tsa lefats'e (A) и (AT) seke oa sebelisana ho hang. Se lokelang ho etsoa ho theha amanang tsamaiso? Ke 'nete, re hloka li-qubits tsena tie up (confuse). Rea e nka ebe rea e ferekanya (A) le (B) - re fumana tsamaiso ea quantum ea li-qubits tse peli (A, B), ho elelloa ka hare ho eona tse nne tshetlehang mafatshe a bapileng. Eketsa (S) ergey 'me re fumana tsamaiso ea li-qubits tse tharo (ABC), ho kenya tshebetsong tse robedi tshetlehang mafatshe a bapileng.
Ntho ea bohlokoa ea computing ea quantum (ts'ebetso ea ketane ea liheke tsa quantum holim'a tsamaiso ea li-qubits tse hokahaneng) ke 'nete ea hore palo e etsahala linaheng tsohle tse tšoanang ka nako e le' ngoe.
Mme ha ho natse hore na re na le tse kae, 2^3 kapa 2^100, algorithm ea quantum e tla etsoa ka nako e lekanyelitsoeng holim'a linaha tsena tsohle tse bapileng 'me e tla re fa sephetho, e leng mohlala ho tloha kabong ea monyetla oa likarabo tsa algorithm.
Bakeng sa kutloisiso e betere, motho a ka inahanela seo k'homphieutha ea quantum boemong ba quantum e tsamaisa 2^N mekhoa ea tharollo e tšoanang, e mong le e mong oa bona ea sebetsang ka khetho e le 'ngoe e ka khonehang, ebe o bokella liphello tsa mosebetsi - le e re fa karabo ka mokgwa wa sehlohlolo sa tharollo (monyetla oa ho ajoa ha likarabelo), moo re etsang sampole e le 'ngoe nako le nako (bakeng sa teko ka 'ngoe).
Hopola nako e batloang ke mohlahlobi oa rona (150 µs) ho etsa liteko, sena se tla ba molemo ho rona hanyane ho feta, ha re bua ka mathata a mantlha a likhomphutha tsa quantum le nako ea decoherence.
Quantum algorithms
Joalokaha ho se ho boletsoe, li-algorithms tse tloaelehileng tse thehiloeng ho logic ea binary ha li sebetse ho komporo ea quantum e sebelisang quantum logic (liheke tsa quantum). Bakeng sa hae, ho ne ho hlokahala ho hlahisa tse ncha tse sebelisang ka botlalo bokhoni bo teng molemong oa quantum ea khomphutha.
Li-algorithms tse tsebahalang haholo kajeno ke:
Ho fapana le tsa khale, likhomphutha tsa quantum ha se bokahohle.
Ho fihlela joale, ke palo e nyane feela ea li-algorithms tsa quantum tse fumanoeng.
Спасибо bakeng sa sehokelo sa ho , sebaka seo ho ea ka mongoli (), baemeli ba molemo ka ho fetisisa ba lefats'e la quantum-algorithmic ba bokelitsoe 'me ba tsoela pele ho bokella.
Sehloohong sena re ke ke ra sekaseka li-algorithms tsa quantum ka botlalo; ho na le lisebelisoa tse ngata tse ntle haholo Marang-rang bakeng sa boemo bofe kapa bofe ba ho rarahana, empa re ntse re hloka ho feta ka bokhutšoanyane tse tharo tse tsebahalang haholo.
Algorithm ea Shor.
Algorithm e tsebahalang haholo ea quantum ke (e qapiloeng ka 1994 ke setsebi sa lipalo sa Lenyesemane ), e reretsoeng ho rarolla bothata ba ho beha linomoro ka mabaka a mantlha (bothata ba factorization, discrete logarithm).
Ke algorithm ena e boletsoeng e le mohlala ha ba ngola hore litsamaiso tsa hau tsa banka le li-password li tla tloha li qhekelloa. Ha ho nahanoa hore bolelele ba linotlolo tse sebelisoang kajeno ha bo ka tlase ho li-bits tsa 2048, nako ea cap ha e e-s'o fihle.
Ho fihlela joale, hofeta boitlhompho. Liphetho tse Molemohali tsa Factorization ka Shor's Algorithm - Numere и , e leng tlase haholo ho feta 2048 bits. Bakeng sa liphetho tse setseng tse tsoang tafoleng, tse fapaneng lipalo, empa le sephetho se setle ho latela algorithm ena (291311) e hole haholo le ts'ebeliso ea 'nete.
U ka bala haholoanyane ka algorithm ea Shor, mohlala,. Mabapi le ts'ebetsong e sebetsang - .
E 'ngoe ea ho rarahana le matla a hlokahalang ho fata palo ea 2048-bit ke komporo e nang le . Re robala ka kgotso.
Algorithm ea Grover
- ho rarolla bothata ba ho bala, ke hore, ho fumana tharollo ea equation F(X) = 1, moo F e leng teng от n mefuta e fapaneng. E hlahisitsoe ke setsebi sa lipalo sa Amerika в .
Algorithm ea Grover e ka sebelisoa ho fumana и letoto la palo. Ho feta moo, e ka sebelisoa ho rarolla mathata mathata ka ho batlisisa ka botlalo har'a litharollo tse ngata tse ka khonehang. Sena se ka kenyelletsa phaello e kholo ea lebelo ha e bapisoa le li-algorithms tsa khale, leha ntle le ho fana ka "" ka kakaretso.
O ka bala ho fetakapa ... Leha ho le joalo Ho na le tlhaloso e ntle ea algorithm e sebelisang mohlala oa mabokose le bolo, empa, ka bomalimabe, ka mabaka a fetang taolo ea mang kapa mang, sebaka sena ha se mpulele ho tsoa Russia. Haeba u na le e boetse e thibetsoe, ka hona mona ke kakaretso e khuts'oane:
Algorithm ea Grover. Ak'u nahane u na le likotoana tsa N tsa mabokose a koetsoeng a nang le linomoro. Kaofela ha li na letho ntle le e le 'ngoe, e nang le bolo. Mosebetsi oa hau: fumana palo ea lebokose leo bolo e leng ho lona (nomoro ena e sa tsejoeng hangata e hlalosoa ka tlhaku w).
Joang ho rarolla bothata bona? Tsela e hlokang kelello ke ho chenchana ho bula mabokose, 'me kapele kapa hamorao u tla kopana le lebokose le nang le bolo. Ka karolelano, ke mabokose a makae a lokelang ho hlahlojoa pele ho fumanoa lebokose le nang le bolo? Ka karolelano, o hloka ho bula hoo e ka bang halofo ea mabokose a N/2. Ntho e ka sehloohong mona ke hore haeba re eketsa palo ea mabokose ka makhetlo a 100, joale palo e tloaelehileng ea mabokose a lokelang ho buloa pele lebokose le nang le bolo le fumanoa le tla eketseha ka linako tse tšoanang tsa 100.
Joale ha re hlakiseng e 'ngoe hape. A re se keng ra bula mabokose ka matsoho a rona ebe re sheba boteng ba bolo ho e 'ngoe le e' ngoe, empa ho na le mokena-lipakeng ea itseng, a re mo bitseng Oracle. Re bolella Oracle, “check box number 732,” ebe Oracle e hlahloba ka botšepehi le ho araba, “ha ho na bolo ka lebokoseng la nomoro ea 732.” Hona joale, ho e-na le ho bolela hore na re hloka ho bula mabokose a makae ka karolelano, re re "ka karolelano re lokela ho ea Oracle ka makhetlo a makae e le hore re fumane palo ea lebokose le bolo"
Hoa etsahala hore haeba re fetolela bothata bona ka mabokose, bolo le Oracle ka puo ea quantum, re fumana sephetho se tsotehang: ho fumana palo ea lebokose le nang le bolo har'a mabokose a N, re hloka ho senya Oracle feela ka SQRT. (N) linako!
Ke hore, ho rarahana ha mosebetsi oa ho batla ho sebelisa algorithm ea Grover ho fokotsoa ke nako ea lisekoere.
Algorithm ea Deutsch-Jozi
Algorithm ea Deutsch-Jozsa (eo hape e bitsoang algorithm ea Deutsch-Jozsa) - [quantum algorithm](%D0%B0%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC), предложенный и в , 'me ea e-ba e' ngoe ea mehlala ea pele ea li-algorithms tse etselitsoeng ho etsoa ka . _
Bothata ba Deutsch-Jozsi ke ho fumana hore na ts'ebetso ea mefuta e mengata ea binary F(x1, x2, ... xn) e lula e le teng (e nka boleng ba 0 kapa 1 bakeng sa likhang life kapa life) kapa e leka-lekane (bakeng sa halofo ea sebaka seo e se hlokang). boleng 0, bakeng sa halofo e 'ngoe 1). Tabeng ena, ho nkoa e le priori e tsejoang hore ts'ebetso e ka ba e tsitsitseng kapa e leka-lekaneng.
U ntse u ka bala . Tlhaloso e bonolo:
Algorithm ea Deutsch (Deutsch-Jozsi) e thehiloe holim'a matla a sehlōhō, empa e lumella hore e etsoe ka potlako ho feta tloaelo. Ak'u nahane hore ho na le chelete ea tšepe tafoleng 'me u hloka ho fumana hore na ke ea maiketsetso kapa che. E le hore u etse sena, u lokela ho sheba chelete ea tšepe ka makhetlo a mabeli 'me u etse qeto: "lihlooho" le "mehatla" ke tsa sebele, "lihlooho" tse peli, "mehatla" e' meli ke fake. Kahoo, haeba u sebelisa algorithm ea Deutsch quantum, joale boikemisetso bona bo ka etsoa ka pono e le 'ngoe - tekanyo.
Mathata a likhomphutha tsa quantum
Ha ho etsoa le ho sebetsa lik'homphieutha tsa quantum, bo-rasaense le baenjiniere ba tobana le mathata a mangata, ao ho fihlela joale a rarollotsoeng ka katleho e fapaneng. Ho latela () mathata a latelang a ka tsejoa:
- Kutloelo-bohloko tikolohong le tšebelisano le tikoloho
- Ho bokella liphoso nakong ea lipalo
- Mathata a ho qala ha qubit states
- Mathata a ho theha litsamaiso tse ngata tsa qubit
Ke khothaletsa haholo ho bala sengoloa "", haholo-holo litlhaloso ho eona.
Ha re hlophise mathata ohle a mantlha ka lihlopha tse tharo tse kholo 'me re shebisise e' ngoe le e 'ngoe ea tsona:
Khokahano
.
Boemo ba Quantum ntho e robehileng haholoqubits boemong bo ferekaneng ha bo tsitsitse haholo, tšusumetso efe kapa efe ea kantle e ka (mme e etsa) ho senya khokahano ena. Phetoho ea mocheso ka karoloana e nyane ea degree, khatello, photon e sa reroang e fofang haufi - tsena tsohle li senya tsamaiso ea rona.
Ho rarolla bothata bona, ho hahoa sarcophagi ea mocheso o tlaase, moo mocheso (-273.14 likhato tsa Celsius) o leng ka holimo ho zero, ka ho arohana ho hoholo ha kamore e ka hare le processor ho tsoa ho litšusumetso tsohle (tse ka khonehang) tsa tikoloho e ka ntle.
Nako e telele ea bophelo ba tsamaiso ea quantum ea li-qubits tse 'maloa tse kenngoeng, tseo ka nako eo e bolokang thepa ea eona ea quantum' me e ka sebelisoa bakeng sa lipalo, e bitsoa nako ea decoherence.
Hajoale, nako ea decoherence ka tharollo e molemohali ea quantum ke ka tatellano ea mashome le makholo a microseconds.
Ho na le e babatsehang moo o ka shebang teng ea litsamaiso tsohle tse entsoeng tsa quantum. Sengoliloeng sena se kenyelletsa li-processor tse peli feela tse holimo joalo ka mehlala - ho tsoa ho IBM le ho tloha . Joalokaha re ka bona, nako ea decoherence (T2) ha e fete 200 μs.
Ha kea fumana data e nepahetseng ho Sycamore, empa haholo linomoro tse peli li fanoe - Lipalo tse limilione tse 1 ka metsotsoana e 200, libakeng tse ling - bakeng sa Metsotsoana ea 130 ntle le tahlehelo ea matšoao a taolo, joalo-joalo.. Leha ho le joalo, sena sea re fa nako ea decoherence ke hoo e ka bang 150 μs. Hopola tsa rona motho ea lekang ka mokotla? Be, ke enoa.
| Lebitso la Khomphuta | N Qubits | Max o kopane | T2 (µs) |
| IBM Q System One | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~ 150-200 |
Ho hloka bonngoe ho re tšosa ka eng?
Bothata bo boholo ke hore kamora 150 μs, sistimi ea rona ea khomphutha ea N e tangled qubits e tla qala ho hlahisa lerata le lesoeu la probabilistic ho e-na le kabo ea monyetla oa tharollo e nepahetseng.
Ke hore, re hloka:
- Qala tsamaiso ea qubit
- Etsa lipalo (ketane ea ts'ebetso ea heke)
- Bala sephetho
'Me u etse tsena tsohle ka li-microseconds tse 150. Ke ne ke sena nako - sephetho se ile sa fetoha mokopu.
Empa ha se phetho…
Liphoso
Joalokaha re boletse, quantum process le quantum computing ke ntho e ka etsahalang ka tlhaho, re ke ke ra ba le bonnete ba 100% ka ntho leha e le efe, empa feela ka monyetla o itseng. Boemo bo mpefatsoa le ho feta ke taba ea hore quantum computing e na le liphoso. Mefuta e ka sehloohong ea liphoso ho quantum computing ke:
- Liphoso tsa ho se lumellane li bakoa ke ho rarahana ha tsamaiso le ho sebelisana le tikoloho ea ka ntle
- Liphoso tsa khomphutha ea heke (ka lebaka la mofuta oa quantum oa computation)
- Liphoso tsa ho bala boemo ba ho qetela (sephetho)
Liphoso tse amanang le ho hloka bonngoe, hlaha hang ha re kenya li-qubits tsa rona mme re qala ho etsa lipalo. Ha re ntse re ts'oara li-qubits, sistimi e rarahane le ho feta, 'me ho bonolo ho e senya. Sarcophagi e tlase ea mocheso, likamore tse sirelelitsoeng, maqheka ana 'ohle a theknoloji a reretsoe ka ho toba ho fokotsa palo ea liphoso le ho atolosa nako ea decoherence.
Liphoso tsa khomphutha tsa heke - ts'ebetso efe kapa efe (heke) ho li-qubits, ka monyetla o itseng, e ka fela ka phoso, le ho kenya ts'ebetsong algorithm eo re e hlokang ho etsa liheke tse makholo, kahoo nahana hore na re fumana eng qetellong ea ts'ebetso ea algorithm ea rona. Karabo ea khale ea potso ke "Monyetla oa ho kopana le dinosaur ka lifting ke ofe?" - 50x50, u tla kopana kapa che.
Bothata bo mpefatsoa le ho feta ke taba ea hore mekhoa e tloaelehileng ea ho lokisa liphoso (ho pheta-pheta lipalo le ho etsa karolelano) ha e sebetse lefatšeng la quantum ka lebaka la theorem ea no-cloning. Bakeng sa ka quantum computing e ne e tlameha ho qaptjoa . Ka mantsoe a mang, re nka li-qubits tse tloaelehileng tsa N ebe re etsa 1 ea tsona qubit e utloahalang ka sekhahla se tlase sa phoso.
Empa mona ho hlaha bothata bo bong - palo yohle ya qubits. Sheba, ha re re re na le processor e nang le li-qubits tse 100, tseo 80 qubits li sebelisetsoang ho lokisa liphoso, joale re na le 20 feela e setseng bakeng sa lipalo.
Liphoso tsa ho bala sephetho sa ho qetela - joalo ka ha re hopola, sephetho sa lipalo tsa quantum se hlahisoa ho rona ka foromo monyetla oa kabo ea likarabo. Empa ho bala boemo ba ho qetela ho ka 'na ha boela ha hlōleha ka phoso.
Ka mokhoa o ts'oanang Ho na le litafole tse bapisoang tsa li-processor ka maemo a phoso. Ha re bapisa, ha re nke li-processor tse tšoanang le tsa mohlala o fetileng - IBM и :
| Computer | 1-Qubit Gate Botšepehi | 2-Qubit Gate Botšepehi | Readout Fidelity |
| IBM Q System One | 99.96% | 98.31% | - |
| Google Sycamore | 99.84% | 99.38% | 96.2% |
ke ke tekanyo ea ho tšoana ha linaha tse peli tsa quantum. Boholo ba phoso bo ka hlalosoa e le 1-Fidelity. Joalokaha re bona, liphoso lihekeng tsa 2-qubit le liphoso tsa ho bala ke tšitiso e kholo ea ho etsa li-algorithms tse rarahaneng le tse telele ho likhomphutha tse teng tsa quantum.
U ntse u ka bala lilemo ho tloha ho rarolla bothata ba ho lokisa phoso.
Mehaho ea processor
Ka khopolo re haha le ho sebetsa lipotoloho tse ngata tsa li-qubits tse ferekaneng, ha e le hantle ntho e ’ngoe le e ’ngoe e rarahane haholoanyane. Li-chips tsohle tse teng tsa quantum (processors) li hahiloe ka tsela eo li fanang ka tsona ntle le bohloko ho ts'oaroa ha qubit e le 'ngoe feela le baahisani ba eona, tseo ho tsona ha li feteng tse tšeletseng.
Haeba re hloka ho ts'oara qubit ea 1, re re, le ea 12, re tla tlameha ho haha ketane ea ts'ebetso e eketsehileng ea quantum, kenyeletsa qubits tse eketsehileng, joalo-joalo, tse eketsang boemo ba phoso ka kakaretso. E, 'me u se ke ua lebala ka nako ea ho lumellana, mohlomong ha u qeta ho hokahanya li-qubits ho potoloho eo u e hlokang, nako e tla fela 'me potoloho eohle e tla fetoha. jenereithara e ntle e tšoeu ea lerata.
Hape u seke oa lebala seo Mehaho ea li-processor tsohle tsa quantum e fapane, 'me lenaneo le ngotsoeng ho emulator ka mokhoa oa "khokahano eohle ho tsohle" le tla hloka ho "ntlafatsoa" mohahong oa chip e itseng. Ho na le esita le ho etsa ts'ebetso ena.
Khokahano e phahameng le palo e kholo ea li-qubits bakeng sa li-chips tse tšoanang tse holimo:
| Lebitso la Khomphuta | N Qubits | Max o kopane | T2 (µs) |
| IBM Q System One | 20 | 6 | 70 |
| Google Sycamore | 53 | 4 | ~ 150-200 |
'Me, ho bapisa, tafole e nang le data ho tsoa molokong o fetileng oa li-processor. Bapisa palo ea li-qubits, nako ea decoherence le sekhahla sa liphoso le seo re nang le sona hona joale le moloko o mocha. Leha ho le joalo, tsoelo-pele e lieha, empa e ea tsamaea.
E le:
- Hajoale ha ho na meaho e hokahaneng ka botlalo e nang le> 6 qubits
- Ho kenya qubit 0 s ho processor ea 'nete, mohlala, qubit 15 e kanna ea hloka lits'ebetso tse ling tse' maloa.
- Ts'ebetso e eketsehileng -> liphoso tse ngata -> tšusumetso e matla ea ho se lumellane
Liphello
Decoherence ke bethe ea Procrustean ea computing ea kajeno ea quantum. Re tlameha ho kopanya ntho e 'ngoe le e' ngoe ho 150 μs:
- Ho qala boemo ba pele ba qubits
- Ho kopanya bothata ka ho sebelisa liheke tsa quantum
- Lokisa liphoso ho fumana liphetho tse nang le moelelo
- Bala sephetho
Leha ho le joalo, ho fihlela joale liphello lia nyahamisa tleleima ho fihlela nako ea ho boloka momahano ea 0.5s komporong ea quantum e thehiloeng ho :
Re lekanya nako ea khokahanyo ea qubit e fetang 0.5 s, 'me ka tšireletso ea makenete re lebelletse hore sena se tla ntlafala ho feta 1000 s.
U ka boela ua bala ka theknoloji ena kapa mohlala .
Boemo bona bo rarahane le ho feta ke taba ea hore ha ho etsoa lipalo tse rarahaneng ho hlokahala ho sebelisa li-circuits tsa tokiso ea liphoso tsa quantum, tse jang nako le li-qubits tse fumanehang.
'Me qetellong, meralo ea sejoale-joale ha e lumelle ho kenya ts'ebetsong merero ea ts'ebetso ho feta 1 ho 4 kapa 1 ho 6 ka litšenyehelo tse tlase.
Mekhoa ea ho rarolla mathata
Ho rarolla mathata a kaholimo, mekhoa le mekhoa e latelang e sebelisoa hajoale:
- Ho sebelisa li-cryochambers tse nang le mocheso o tlase (10 mK (–273,14°C))
- Ho sebelisa likarolo tsa processor tse sirelelitsoeng ka ho fetelletseng litšusumetsong tsa kantle
- Ho sebelisa Sistimi ea Tokiso ea Phoso ea Quantum (Logic Qubit)
- Ho sebelisa li-optimizer ha ho etsoa li-circuits bakeng sa processor e itseng
Lipatlisiso li ntse li etsoa ka sepheo sa ho eketsa nako ea decoherence, ho batla lisebelisoa tse ncha (le tse tsejoang) tse ncha tsa 'mele tsa lintho tse ngata, ho ntlafatsa li-circuits tsa khalemelo, joalo-joalo, joalo-joalo. Ho na le tsoelo-pele (sheba ka holimo ho litšoaneleho tsa li-chips tsa pele le tsa kajeno), empa ho fihlela joale e lieha, haholo, e lieha haholo.
D-tsoko
K'homphieutha ea D-Wave 2000Q 2000-qubit. Mohloli:
Har'a phatlalatso ea Google ea ho fihlela bophahamo ba quantum ka processor ea 53-qubit, и ho tsoa k'hamphaning ea D-Wave, moo palo ea li-qubits e leng likete, e batla e ferekanya. Ha e le hantle, haeba li-qubits tse 53 li khonne ho finyella bophahamo ba quantum, joale k'homphieutha e nang le 2048 qubits e khona ho etsa eng? Empa ha se tsohle tse ntle haholo ...
Ka bokhutšoanyane (e nkiloeng ho wiki):
Lik'homphieutha sebetsa ka molao-motheo (), e ka rarolla bothata bo fokolang haholo ba mathata a ho ntlafatsa, 'me ha e tšoanelehe bakeng sa ho kenya ts'ebetsong li-algorithms tsa setso tsa quantum le liheke tsa quantum.
Bakeng sa lintlha tse ling u ka bala, mohlala, , (ka hloko, e kanna ea se bulehe ho tsoa Russia), kapa в ho tloha ho tsa hae . Ka tsela, ke khothaletsa haholo ho bala blog ea hae ka kakaretso, ho na le lintho tse ngata tse ntle moo
Ka kakaretso, ho tloha qalong ea liphatlalatso, sechaba sa saense se ne se e-na le lipotso mabapi le lik'homphieutha tsa D-Wave. Ka mohlala, ka 2014, IBM e ile ea belaella taba ea hore D-Wave Ho ile ha fihla ntlheng ea hore ka 2015, Google, hammoho le NASA, ba rekile e 'ngoe ea likhomphutha tsena tsa quantum mme kamora lipatlisiso. , hore e, k'homphieutha e sebetsa le ho bala bothata ka potlako ho feta e tloaelehileng. U ka bala haholoanyane ka polelo ea Google mme, mohlala, .
Ntho e ka sehloohong ke hore lik'homphieutha tsa D-Wave, tse nang le li-qubits tse makholo le tse likete, li ke ke tsa sebelisoa ho bala le ho tsamaisa li-algorithms tsa quantum. U ke ke ua tsamaisa algorithm ea Shor ho tsona, mohlala. Seo ba ka se etsang feela ke ho sebelisa mekhoa e itseng ea quantum ho rarolla bothata bo itseng ba ho ntlafatsa. Re ka nka hore D-Wave ke quantum ASIC bakeng sa mosebetsi o itseng.
Hanyane ka emulation ea komporo ea quantum
Khomphutha ea Quantum e ka etsisoa komporong e tloaelehileng. Ka 'nete, :
- Boemo ba qubit bo ka ba palo e rarahaneng, ho tloha ho 2x32 ho isa ho 2x64 bits (8-16 bytes) ho latela moralo oa processor.
- Boemo ba N qubits e hokahaneng e ka emeloa e le 2^N linomoro tse rarahaneng, ke hore. 2^(3+N) bakeng sa meralo ea 32-bit le 2^(4+N) bakeng sa 64-bit.
- Ts'ebetso ea quantum ho N qubits e ka emeloa ke 2^N x 2^N matrix.
Joale:
- Ho boloka linaha tse etsisoang tsa 10 qubits, 8 KB lia hlokahala
- Ho boloka linaha tsa 20 qubits o hloka 8 MB
- Ho boloka linaha tsa 30 qubits, 8 GB ea hlokahala
- Li-terabyte tse 40 lia hlokahala ho boloka libaka tsa 8 qubits
- Ho boloka linaha tsa 50 qubits, 8 Petabytes lia hlokahala, joalo-joalo.
Ho bapisa, () e na le 2.8 Petabyte feela ea mohopolo.
- 49 qubit e isitsoe selemong se fetileng ho k'homphieutha e kholo ka ho fetisisa ea China ()
Moeli oa ho etsisa komporo ea quantum ho litsamaiso tsa khale o khethoa ke palo ea RAM e hlokahalang ho boloka boemo ba qubits.
Ke boetse ke khothaletsa ho bala . Ho tloha moo:
Ka ts'ebetso - bakeng sa mohlala o nepahetseng oa potoloho ea 49-qubit e nang le "lipotoloho" tse 39 (likarolo tse ikemetseng tsa liheke) 2^63 li-multiplications tse rarahaneng - 4 Pflops ea supercomputer bakeng sa lihora tse 4
Ho etsisa k'homphieutha ea 50+ qubit quantum tsamaisong ea khale ho nkoa e le ntho e ke keng ea khoneha ka nako e utloahalang. Ke ka lebaka lena Google e sebelisitseng processor ea 53-qubit bakeng sa liteko tsa eona tsa bophahamo ba quantum.
Boholo ba komporo ea quantum.
Wikipedia e re fa tlhaloso e latelang ea bophahamo ba komporo ea quantum:
Boholo ba Quantum - bokhoni lisebelisoa tsa ho rarolla mathata ao lik'homphieutha tsa khale li ke keng tsa a rarolla.
Ha e le hantle, ho finyella bophahamo ba quantum ho bolela hore, ka mohlala, factorization ea lipalo tse kholo tse sebelisang algorithm ea Shor e ka rarolloa ka nako e lekaneng, kapa limolek'hule tse rarahaneng tsa lik'hemik'hale li ka etsisoa boemong ba quantum, joalo-joalo. Ke hore, nako e ncha e fihlile.
Empa ho na le lekhalo le itseng mantsoeng a tlhaloso, “tseo lik'homphieutha tsa khale li ke keng tsa khona ho li rarolla" Ha e le hantle, sena se bolela hore haeba u theha k'homphieutha ea quantum ea 50+ qubits 'me u tsamaisa potoloho ea quantum ho eona, joale, joalokaha re buile ka holimo, phello ea potoloho ena e ke ke ea etsisoa k'homphieutheng e tloaelehileng. Ke hore k'homphieutha ea khale e ke ke ea khona ho tsosolosa sephetho sa potoloho e joalo.
Hore na sephetho se joalo ke boholo ba 'nete ba quantum kapa che ke potso ea filosofi. Empa utloisisa seo Google e se entseng le hore na e thehiloe ho eng hlokahala.
Google's Quantum Supremacy Statement
Sycamore 54-qubit processor
Kahoo, ka Mphalane 2019, bahlahisi ba Google ba phatlalalitse sengoloa khatisong ea mahlale ea Nature "" Bangoli ba phatlalalitse katleho ea bophahamo ba quantum ka lekhetlo la pele nalaneng ba sebelisa processor ea 54-qubit Sycamore.
Lingoliloeng tsa Sycamore inthaneteng hangata li bua ka processor ea 54-qubit kapa processor ea 53-qubit. 'Nete ke hore ho latela , processor ka 'mele e na le li-qubits tse 54, empa e' ngoe ea tsona ha e sebetse 'me e ntšitsoe mosebetsing. Kahoo, ha e le hantle re na le processor ea 53-qubit.
Ho web hona moo lisebelisoa tse mabapi le taba ena, tekanyo ea eona e fapaneng ho tloha ho .
Sehlopha sa IBM sa quantum computing hamorao se boletse seo . Khampani e bolela hore k'homphieutha e tloaelehileng e tla sebetsana le mosebetsi ona boemong bo bobe ka ho fetisisa matsatsing a 2,5, 'me karabo e tla ba e nepahetseng ho feta ea k'homphieutha ea quantum. Qeto ena e entsoe ho ipapisitsoe le liphetho tsa tlhahlobo ea theory ea mekhoa e mengata ea ntlafatso.
Mme, ehlile, hae Ke ne ke sitoa ho iphapanyetsa polelo ena. Hae mmoho le lihokelo tsohle le joalo ka kamehla, li loketse ho qeta nako ea hau ho tsona. Sebakeng FAQ ena, 'me u be le bonnete ba hore u bala maikutlo, ho na le likhokahano tsa litokomane tsa pele tse ileng tsa lutla inthaneteng pele ho phatlalatso ea semmuso.
Google e hlile e entse eng? Bakeng sa kutloisiso e qaqileng, bala Aaronson, empa ka bokhutšoanyane mona:
Ka 'nete, nka u bolella, empa ke ikutloa ke le sethoto. Palo e tjena: mohlahlobi o hlahisa potoloho e sa tloaelehang ea quantum C (ke hore, tatellano e sa tloaelehang ea liheke tsa 1-qubit le 2-qubit pakeng tsa baahelani ba haufi, ka botebo, mohlala, 20, ho sebetsa marang-rang a 2D a n. = 50-60 qubits). Joale motho ea lekang o romela C komporong ea quantum, 'me a e kopa hore e sebelise C ho boemo ba pele ba 0, lekanya sephetho ka {0,1}, khutlisetsa tatellano ea n-bit e hlokometsoeng (khoele), 'me u phete tse 'maloa. makhetlo a likete kapa limilione. Qetellong, a sebelisa tsebo ea hae ea C, motho ea lekang liteko o etsa tlhahlobo ea lipalo-palo ho bona hore na sephetho se lumellana le tlhahiso e lebelletsoeng ho tsoa komporong ea quantum.
Ka bokhutšoanyane haholo:
- Potoloho e sa reroang ea bolelele ba 20 ea 53 qubits e etsoa ho sebelisoa liheke
- Potoloho e qala ka boemo ba pele [0…0] bakeng sa ho bolaoa
- Sephetho sa potoloho ke khoele e sa sebetseng (sample)
- Kabo ea sephetho ha se ntho e sa reroang (tšitiso)
- Kabo ea mehlala e fumanoeng e bapisoa le e lebelletsoeng
- E phethela Quantum Supremacy
Ka mantsoe a mang, Google e kentse ts'ebetsong bothata ba maiketsetso ho processor ea 53-qubit, 'me e thea tleleime ea eona ea ho fihlela bophahamo ba quantum ka taba ea hore ha ho khonehe ho etsisa processor e joalo lits'ebetsong tse tloaelehileng ka nako e loketseng.
Bakeng sa kutloisiso - Karolo ena ha e fokotse katleho ea Google ka tsela efe kapa efe, lienjineri li hlile li ntle, 'me potso ea hore na sena se ka nkoa e le boleng ba sebele ba quantum kapa che, joalokaha ho boletsoe pejana, ke filosofi ho feta boenjiniere. Empa re tlameha ho utloisisa hore ha re se re fihletse bophahamo bo joalo ba khomphutha, ha rea hatela pele mohato o le mong o lebisang ho bokhoni ba ho tsamaisa algorithm ea Shor ka linomoro tsa 2048-bit.
Kakaretso
Lik'homphieutha tsa quantum le komporo ea quantum ke sebaka se ts'episang haholo, se senyane haholo ebile ho fihlela hajoale se sa sebetseng haholo indastering ea theknoloji ea tlhahisoleseling.
Nts'etsopele ea komporo ea quantum (ka letsatsi le leng) e tla re lumella ho rarolla mathata:
- Ho etsa mohlala oa litsamaiso tse rarahaneng tsa 'mele maemong a quantum
- Ha e rarolloe komporong e tloaelehileng ka lebaka la ho rarahana ha khomphutha
Mathata a mantlha a ho theha le ho sebetsa likhomphutha tsa quantum:
- Khokahano
- Liphoso (ho se kopane le heke)
- Mehaho ea processor (li-circuits tsa qubit tse hokahaneng ka botlalo)
Boemo ba hajoale:
- Ha e le hantle - qalong .
- Ha ho na ts'ebeliso ea SEBELE ea khoebo hajoale (mme ha ho hlake hore na e tla ba neng)
Ke eng e ka thusang:
- Mofuta o mong oa ho sibolloa ha 'mele o fokotsang litšenyehelo tsa wiring le li-processor tse sebetsang
- Ho sibolla ho hong ho tla eketsa nako ea decoherence ka taelo ea boholo le/kapa ho fokotsa liphoso
Ho ea ka maikutlo a ka (ka maikutlo a botho feela), Ho paradigm ea hajoale ea tsebo ea mahlale, re ke ke ra fihlela katleho e kholo nts'etsopele ea mahlale a quantum., mona re hloka katleho ea boleng sebakeng se itseng sa mahlale a mantlha kapa a sebelisitsoeng, a tla fana ka tšusumetso mehopolong le mekhoa e mecha.
Khabareng, re ntse re fumana boiphihlelo ba mananeo a quantum, ho bokella le ho theha li-algorithms tsa quantum, mehopolo ea liteko, joalo-joalo, joalo-joalo. Re emetse katleho.
fihlela qeto e
Sehloohong sena, re ile ra feta liketsahalong tsa bohlokoa ho nts'etsopele ea likhomphutha tsa quantum le likhomphutha tsa quantum, ra hlahloba molao-motheo oa ts'ebetso ea bona, ra hlahloba mathata a mantlha a tobaneng le baenjiniere ho nts'etsopele le ts'ebetso ea li-processor tsa quantum, hape ra sheba hore na ke li-multi-qubit life. Li-computer tsa D li hlile li joalo. Wave le phatlalatso ea morao-rao ea Google ea ho fihlela bophahamo ba quantum.
Tse setseng ka morao ke lipotso tsa lik'homphieutha tsa quantum (lipuo, mekhoa, mekhoa, joalo-joalo) le lipotso tse amanang le ts'ebetsong e khethehileng ea 'mele ea li-processor, hore na li-qubits li laoloa joang, li hokahanngoa, li baloa joang, joalo-joalo. Mohlomong ena e tla ba sehlooho sa sehlooho se latelang kapa lihlooho.
Kea leboha ka tlhokomelo ea hau, ke tšepa hore sehlooho sena se tla ba molemo ho motho e mong.
(HO TSOANG)
Liteboho
bakeng sa ho bala le ho fana ka maikutlo mabapi le sengoloa sa mohloli, hammoho le sengoloa
bakeng sa maikutlo a nang le boitsebiso bo bongata ka , mme eseng ho yena feela, e leng se ileng sa nthusa haholo hore ke tsebe ho tseba papiso ena.
Ho bangoli bohle ba lingoliloeng le lingoliloeng tseo lisebelisoa tsa bona li sebelisitsoeng ho ngola sengoloa sena.
Lethathamo la lisebelisoa
Litaba tsa hajoale ho tsoa ho [The National Academies Press]
Lingoloa tse tsoang ho Habr (ka tatellano e sa reroang)
Lingoliloeng tse sa hlophisoang (empa li sa thahaselle hanyane) ho tsoa Marang-rang
Lithuto le lipuo
Source: www.habr.com