Kvantové počítače - co to je? Princip provozu a fotografie kvantového počítače

Lidstvo, jako před 60 lety, je opět na pokraji velkého průlomu v oblasti výpočetní techniky. Velmi brzy kvantové počítače nahradí dnešní počítače.

Jaký pokrok dosáhl

V roce 1965 Gordon Moore řekl, že za rok se počet tranzistorů, které se hodí do křemíkové mikročipové, zdvojnásobil. Tato míra pokroku se v poslední době zpomalila a zdvojnásobení se vyskytuje méně často - jednou za dva roky. Dokonce i taková rychlost v blízké budoucnosti umožní tranzistory být tak velké jako atom. Další - linka, kterou nelze překročit. Z pohledu fyzické struktury tranzistoru nemůže být v žádném případě menší než atomové hodnoty. Zvětšení velikosti čipu problém nevyřeší. Práce tranzistorů je spojena s uvolněním tepelné energie a procesory potřebují vysoce kvalitní chladicí systém. Multicore architektura také nevyřeší problém dalšího růstu. Dosažení vrcholu ve vývoji technologie moderních zpracovatelů se brzy stane.
Vývojáři pochopili tento problém v době, kdy se uživatelé začali objevovat osobní počítače. V roce 1980, jeden ze zakladatelů kvantové informatiky, sovětský profesor Yuri Manin, formuloval myšlenku kvantové výpočetní techniky. O rok později navrhl Richard Feyman první počítačový model s kvantovým procesorem. Teoretické základy toho, jak by měly vypadat kvantové počítače, Paul Benioff formuloval.

Princip kvantového počítače

Abychom pochopili, jak nový procesor funguje, je třeba mít alespoň povrchní znalosti principů kvantové mechaniky. Nemá smysl prezentovat zde matematické rozvržení a vzorce zobrazení. Stačí, aby se průměrný člověk seznámil se třemi charakteristickými rysy kvantové mechaniky:

• Stav nebo poloha částice se určuje pouze s určitou pravděpodobností.
• Je-li částic může mít několik stavů, pak je ve všech možných stavech najednou. To je princip superpozice.
• Proces měření stavu částic vede ke zmizení superpozice. Je charakteristické, že měření stavu částice získané měřením se liší od skutečného stavu částice před měřeními.

Z hlediska zdravého rozumu - úplný nesmysl. V našem běžném světě lze tyto principy znázornit následujícím způsobem: dveře do místnosti jsou uzavřeny a současně otevřeny. Uzavřeno a současně otevřeno.

To je výrazný rozdíl mezi výpočty. Normální procesor pracuje s binárním kódem. Počítačové bity mohou mít pouze jeden stav - mají logickou hodnotu 0 nebo 1. Kvantové počítače pracují na qubits, které mohou mít logickou hodnotu 0, 1, 0 a 1 najednou. K vyřešení určitých problémů budou mít více než miliony dolarů výhodu oproti tradičním počítačům. Dnes již existují desítky popisů algoritmů. Programátoři vytvářejí speciální programový kód, který může pracovat na nových zásadách výpočtu.

Kde bude nový počítač používán?

Nový přístup v procesu výpočtu vám umožňuje pracovat s velkým množstvím dat a provádět okamžité výpočetní operace. S příchodem prvních počítačů někteří lidé, včetně vládních úředníků, měli velký skepticismus ohledně jejich využití v národním hospodářství. Dnes jsou lidé plní pochybností o významu počítačů zásadně nové generace. Již dlouhou dobu technické časopisy odmítají tisknout články o kvantové počítačové technologii, protože tento směr je obyčejným podvodným jádrem, který oklamal investory.

Nový způsob výpočtu vytvoří předpoklady pro vědecké objevy ve všech průmyslových odvětvích. Lékařství řeší řadu problematických otázek, které se v poslední době nahromadily. Bude možné diagnostikovat rakovinu v rané fázi onemocnění, než je tomu nyní. Chemický průmysl bude schopen syntetizovat výrobky s jedinečnými vlastnostmi.

Průlom ve vesmíru netrvá dlouho. Lety na jiné planety se stanou stejnou každodenní činností jako denní výlety po městě. Potenciál, který spočívá v kvantové práci, samozřejmě transformuje naši planetu na uznání.

Další charakteristickou vlastností, kterou mají kvantové počítače, je schopnost kvantové výpočetní techniky rychle vybrat potřebný kód nebo šifru. Pravidelný počítač postupně provádí řešení matematické optimalizace, prochází jednou za druhou. Kvantový konkurent okamžitě pracuje s celým datovým polem a okamžitě si vybere nejvhodnější volby v bezprecedentně krátkém čase. Bankovní operace budou dešifrovány bliknutím oka, že moderní počítače nejsou k dispozici.

Bankovní sektor se však nemůže obávat - jeho metoda bude zachráněna metodou kvantového šifrování s paradoxem měření. Pokud se pokusíte otevřít kód, signál bude zkreslen. Získané informace nebudou mít žádný smysl. Tajné služby, které jsou běžné špionáže, se zajímají o možnosti kvantového počítače.

Návrhové potíže

Obtíž spočívá ve vytváření podmínek, za kterých může být kvantový kousek ve stavu superpozice po nekonečně dlouhou dobu.

Každý qubit je mikroprocesor, který funguje na principech supravodivosti a zákonů kvantové mechaniky.

Na mikroskopických prvcích logického stroje vzniká řada jedinečných podmínek prostředí:

• teplota 0.02 ° Kelvin (-269,98 ° C);
• systém ochrany proti magnetickému a elektrickému záření (snižuje dopad těchto faktorů o 50 tisíckrát);
• systém odvodu tepla a tlumení vibrací;
• vakuum vzduchu pod atmosférickým tlakem 100 miliard.

Mírná odchylka prostředí způsobuje okamžitou ztrátu stavu superpozice pomocí Qbits, což vede k poruše.

Před celou planetu

Všechno výše uvedené mohlo být připsáno kreativitě zapálené mysli spisovatele fantastických příběhů, pokud společnost Google společně s NASA nezískala kvantový počítač D-Wave, jehož procesor obsahuje 512 qubits, od kanadské výzkumné společnosti.

Díky tomu bude vůdce na trhu s výpočetní technikou řešit problémy s strojním učením při třídění a analýze velkých datových polí.

Důležitým výkladovým prohlášením byl Snowden, který odešel z USA - NSA také plánuje rozvíjet svůj kvantový počítač.

2014 - začátek éry systémů D-Wave

Úspěšný kanadský sportovec Jordy Rose po dohodě se společností Google a NASA začal stavět procesor s kapacitou 1000 čbitu. Budoucí model překročí první komerční prototyp o nejméně 300 tisíckrát vyšší rychlosti a objemu výpočtů. Kvantový počítač, jehož fotografie je umístěna níže, je první komerční verzí zcela nové výpočetní techniky na světě.

Začleněný do výzkumu a vývoje byl pověřen jeho znalostí na univerzitě s pracemi Colin Williamsových o kvantové práci. Musím říci, že Williams dnes pracuje u společnosti Rose Corporation jako manažer podnikových projektů.

Průlomový nebo vědecký podvod

Co jsou kvantové počítače, Rose neví úplně. Za deset let jeho tým odešel od vytvoření dvoukanálového procesoru k dnešní první komerční tvorbě.

Od samého začátku výzkumu se Rose snažila vytvořit procesor s minimálním počtem tisíc kmitů. A musel mít komerční možnost - prodat a vydělat peníze.

Mnozí vědí, že Rose je posedlost a komerční smysl, snaží se ho obvinit z padělání. Zdánlivě pro kvantové vydání nejběžnějšího procesoru. To usnadňuje skutečnost, že fenomenální rychlost nové techniky se projevuje při provádění určitých typů výpočtů. Zbytek se chová jako zcela obyčejný počítač, jen velmi drahý.

Kdy se objeví

Počkejte, není dlouhá. Výzkumná skupina organizovaná společnými kupujícími prototypu bude v blízké budoucnosti informovat o výsledcích výzkumu na D-Wave.
Možná brzy přijde čas, ve kterém kvantové počítače změní naše chápání světa kolem. A celé lidstvo v tomto okamžiku dosáhne vyšší úrovně svého vývoje.