Csak a komplex, hogy a kvantum számítógépet, és miért van rá
Béke a határán egy kvantum forradalom. Az első kvantum számítógép azonnal megoldja a problémákat, amelyek a legerősebb modern készülék most tölti év. Mi a probléma? Ki előnyök, és aki azzal fenyeget tömeges használata kvantum algoritmusok? Mi a szuperpozíció qubit, az emberek megtanulták, hogy megtalálják a legjobb megoldás, nem fordult át billió lehetőségek? A válasz ezekre a kérdésekre rovatban a „Csak a komplex”.
Evgeny Glushkov
Mielőtt kvantum során volt a klasszikus elmélet az elektromágneses sugárzás. 1900-ban a német tudós Maks Plank, aki maga nem hiszi, kvantum, úgy azokat a fiktív és a tisztán elméleti konstrukció, kénytelen volt elismerni, hogy a kibocsátott energia egy fűtött testrészek - kvantum; Így az a feltételezés, az elmélet egybeesett a kísérleti megfigyelések. Öt évvel később, a nagy Albert Einstein igénybe ugyanezt a megközelítést magyarázatában a fényelektromos hatás: az elektromos áram, amikor fénnyel sugározzák fémekben! Nem valószínű, hogy a Planck és Einstein lehetett feltételezni, hogy a munkája alapozta meg az új tudomány - a kvantummechanika, amelynek az a rendeltetése, hogy drasztikusan átalakítja a világot, és hogy a XXI században, a tudósok közel került az épület egy kvantum számítógép.
Kezdetben a kvantummechanika tette, hogy ismertesse a szerkezet az atom és segített megérteni a folyamatok zajlanak benne. Nagyjából igaz egy régi álma az alkimisták az átalakulás az atomok egy elemet tartalmaz más (igen, még az arany). És Einstein híres E = mc2 képlet vezetett a megjelenése a nukleáris energiát, és ennek eredményeként az atombomba.
Quantum processzor öt qubit IBM
További - több. Hála Einstein munkáját, és a brit fizikus Paul Dirac lézer épült második felében a XX század - forrása is ultra-tiszta kvantum fény gyűjtött egy keskeny sugár. Kutatási lézerek hozta a Nobel-díjat több mint egy tucat tudós és lézerek maguk alkalmazták szinte minden területén az emberi tevékenység - az ipari vágó lézer ágyú, hogy vonalkód és látáskorrekció. Körülbelül ugyanebben az időben aktívak voltak a félvezetők kutatásában - anyagokat lehet használni, hogy könnyebben kezelheti a áramlását elektromos áram. Később lett a fő építőkövei a modern elektronika, amely nélkül ma már nem lehet elképzelni az életem - első tranzisztor jöttek létre ezek alapján.
Gyorsan és hatékonyan megoldani sok problémát tette a fejlődés az elektronikus számítógépek - számítógépek. A fokozatos csökkenése méretét és árát (mivel a tömeggyártás) megnyitotta az utat a számítógépek minden otthonban. a függőségünk számítógépes rendszerek Az Advent az internet, beleértve a kommunikáció lett még erősebb.
Függősége egyre nő, egyre nő a számítási teljesítmény, de itt az ideje, hogy elismerik, hogy annak ellenére, hogy lenyűgöző funkciók, a számítógépek nem voltak képesek megoldani az összes problémát, hogy hajlandóak vagyunk tenni előttük. Az egyik első, hogy elkezdte mondani a híres fizikus Richard Feynman: 1981-ben a konferencián azt mondta, hogy az asztali számítógépeken alapvetően lehetetlen pontosan kiszámítani a valós fizikai rendszert. Mindez azért, mert annak kvantum természet! mikroméretű hatások könnyen magyarázható a kvantummechanika és rosszul - szoktuk klasszikus mechanika: ez írja le a viselkedését nagy tárgyak. Ekkor alternatívájaként Feynman javasolt felhasználásával a számítások fizikai rendszerek kvantum számítógépek.
Mi a kvantum számítógépet, és miben különbözik a számítógépektől, amihez hozzá vannak szokva? Az a helyzet, azt képzeljük információkat.
Ha az asztali felelős ez a funkció bit - nullák és edinichki - hogy a kvantum számítógépek, ezek helyett kvantum bit (rövidítve - qubit). Qubit is - egy nagyon egyszerű dolog. Ő még mindig a két fő értékeket (vagy államok, mint mondják a kvantummechanika) tud venni a 0 és 1 miatt azonban a tulajdonságait kvantum objektum az úgynevezett „egymásra” qubit vehet minden érték, amelyek kombinációja alapvető. Sőt, a kvantum jellege lehetővé teszi, hogy mindezen állapotok egyszerre.
Ez a párhuzamosság kvantum számítástechnika qubit. Minden úgy történik, egyszerre - már nem kell, hogy menjen végig a lehetséges változatok a rendszer állapotát, és ez az, amit a normál számítógép. Keresés a nagy adatbázisok előkészítése az optimális útvonalat, az új gyógyszerek kifejlesztése - csak néhány példa a problémák, amelyek megoldása lehet gyorsítani a különböző idő kvantum algoritmusok. Ezek azok a feladatok, hogy hol találja a helyes választ kell átmenni egy csomó lehetőséget.
Amellett, hogy leírja a pontos állapotát a rendszer már nem szükséges számítási teljesítmény és a nagy mennyiségű memóriát, mert számításához a 100 rendszer a részecskék 100 elegendő qubit helyett billió billió bit. Továbbá, egyre több részecskét (mint egy valódi komplex rendszerek), ez a különbség tovább nőtt.
Az első magyar kvantumbit elektronmikroszkóp alatt
Quantum processzor kilenc qubit Google
Az Advent a Shor algoritmus, a tudományos közösség előtt álló komoly probléma. Vissza a késő 1970-es évek alapján nehéz a faktorizációs probléma, cryptographers tudósok hoztak létre egy adat titkosítási algoritmus, széles körben elterjedt. Különösen ezt az algoritmust acél védelme érdekében az adatokat az interneten - jelszavak, személyes levelezés, banki és pénzügyi tranzakciók. És sok év után sikeres használatának hirtelen kiderült, hogy kódolt információt oly módon válik könnyű célpont Shor algoritmusa, futó kvantum számítógépet. Megfejtése segítségével válik a percek. Boldog: a kvantum számítógép, ami elkezd egy halálos algoritmus még nem állapították meg.
Ez a sokszínűség volt a maga előnyei. Hajtott a verseny élénkítése, a különböző kutatócsoportok által létrehozott egyre kifinomultabb és épített qubit bonyolultabbak rendszereket. A fő verseny paramétereit a qubit két: az idő az életük, és a több qubit, amely lehet együtt dolgozni.
A laboratóriumi mesterséges kvantum rendszerek
Az élettartam a qubit ruházta rá, mennyi ideig tartották a törékeny kvantum állapot. Ez viszont meghatározza, hogy hány számítási műveleteket lehet elvégezni qubit mígnem „meghalt”.
A hatékony működés kvantum algoritmusok szükséges egynél több qubit, és legalább száz, és együtt dolgoznak. A probléma az volt, hogy a qubit nem nagyon szereti együtt élni egymással, és tiltakozott drasztikus csökkenése az élete során. Kerülő civakodó hajlam qubit a tudósok kellett menni mindenféle trükköket. Még a mai napig, a tudósok képesek voltak eljutni dolgozni legfeljebb egy vagy két tucat qubit.
Tehát, hogy az öröm a kriptográfia, kvantum számítógép - továbbra is a jövőben. Bár nincs olyan távoli, hogyan lehetne azt egyszer tűnt, mert létrehozása aktívan csatlakozik mind a nagyvállalatok, mint az Intel, az IBM és a Google, és az egyes államok, amelyek létrehozását a kvantum számítógép - a stratégiai fontosságú kérdés.
Ne hagyja ki az előadás:
