Ի՞նչ է քվանտային համակարգիչը: Քվանտային համակարգիչ. նրանք սպասում են դրան և վախենում են դրանից: Ինչու է այս ամենը անհրաժեշտ:

Մարդկությունը, ինչպես 60 տարի առաջ, կրկին հաշվողական տեխնոլոգիաների ոլորտում մեծ բեկման եզրին է: Շատ շուտով այսօրվա հաշվողական մեքենաները կփոխարինվեն քվանտային համակարգիչներով։

Որքա՞ն է հասել առաջընթացը:

Դեռևս 1965 թվականին Գորդոն Մուրն ասաց, որ մեկ տարվա ընթացքում տրանզիստորների թիվը, որոնք տեղավորվում են սիլիկոնային միկրոչիպի վրա, կրկնապատկվում է։ Առաջընթացի այս տեմպերը վերջերս դանդաղել են, և կրկնապատկումը տեղի է ունենում ավելի հազվադեպ՝ երկու տարին մեկ անգամ: Նույնիսկ այս տեմպը թույլ կտա տրանզիստորներին մոտ ապագայում հասնել ատոմի չափի։ Հաջորդը մի գիծ է, որը հնարավոր չէ հատել: Տրանզիստորի ֆիզիկական կառուցվածքի տեսանկյունից այն ոչ մի կերպ չի կարող փոքր լինել ատոմային մեծություններից։ Չիպի չափի մեծացումը խնդիրը չի լուծում: Տրանզիստորների շահագործումը ներառում է ջերմային էներգիայի արտազատում, և պրոցեսորները պետք է որակի համակարգսառեցում. Բազմամիջուկ ճարտարապետությունը նույնպես չի լուծում հետագա աճի հարցը։ Տեխնոլոգիաների զարգացման գագաթնակետին հասնելը ժամանակակից պրոցեսորներշուտով տեղի կունենա.
Մշակողները հասկացան այս խնդիրը այն ժամանակ, երբ օգտվողները նոր էին սկսում ունենալ անհատական ​​համակարգիչներ: 1980 թվականին քվանտային տեղեկատվական գիտության հիմնադիրներից մեկը՝ խորհրդային պրոֆեսոր Յուրի Մանինը, ձևակերպեց քվանտային հաշվարկների գաղափարը։ Մեկ տարի անց Ռիչարդ Ֆեյմանը առաջարկեց քվանտային պրոցեսորով համակարգչի առաջին մոդելը։ Տեսական հիմքը, թե ինչպիսին պետք է լինեն քվանտային համակարգիչները, ձևակերպել է Փոլ Բենիոֆը։

Ինչպես է աշխատում քվանտային համակարգիչը

Հասկանալու համար, թե ինչպես է այն աշխատում նոր պրոցեսոր, պետք է գոնե մակերեսային իմացություն ունենաս քվանտային մեխանիկայի սկզբունքների մասին։ Այստեղ բերելու իմաստ չկա մաթեմատիկական դասավորություններև ստացեք բանաձևեր: Բավական է, որ միջին մարդը ծանոթանա քվանտային մեխանիկայի երեք տարբերակիչ հատկանիշներին.

• Մասնիկի վիճակը կամ դիրքը որոշվում է միայն որոշակի հավանականությամբ։
• Եթե ​​մասնիկը կարող է ունենալ մի քանի վիճակ, ապա այն միանգամից բոլոր հնարավոր վիճակներում է։ Սա սուպերպոզիցիայի սկզբունքն է։
• Մասնիկի վիճակի չափման գործընթացը հանգեցնում է սուպերպոզիցիայի անհետացմանը։ Հատկանշական է, որ չափման արդյունքում ստացված մասնիկի վիճակի մասին գիտելիքները տարբերվում են մասնիկի իրական վիճակից մինչև չափումները։

Առողջ բանականության տեսանկյունից՝ կատարյալ անհեթեթություն։ Մեր սովորական աշխարհում այս սկզբունքները կարող են ներկայացվել հետևյալ կերպ. սենյակի դուռը փակ է և միևնույն ժամանակ բաց: Միևնույն ժամանակ փակ և բաց:

Սա է ապշեցուցիչ տարբերությունը հաշվարկների միջև։ Սովորական պրոցեսորը գործում է երկուական կոդով: Համակարգչային բիթերը կարող են լինել միայն մեկ վիճակում՝ ունեն 0 կամ 1 տրամաբանական արժեք: Քվանտային համակարգիչները գործում են քյուբիթներով, որոնք կարող են ունենալ միանգամից 0, 1, 0 և 1 տրամաբանական արժեք: Որոշակի խնդիրներ լուծելու համար նրանք բազմամիլիոնանոց առավելություն կունենան ավանդական հաշվողական մեքենաների նկատմամբ։ Այսօր արդեն կան աշխատանքի ալգորիթմների տասնյակ նկարագրություններ։ Ծրագրավորողները ստեղծում են հատուկ ծրագրի կոդը, որը կարող է աշխատել հաշվարկների նոր սկզբունքներով։

Որտե՞ղ է օգտագործվելու նոր համակարգիչը:

Հաշվողական գործընթացի նոր մոտեցումը թույլ է տալիս աշխատել հսկայական քանակությամբ տվյալների հետ և կատարել ակնթարթային հաշվողական գործողություններ: Առաջին համակարգիչների գալուստով որոշ մարդիկ, այդ թվում՝ պետական ​​պաշտոնյաներ, մեծ թերահավատություն ունեին ազգային տնտեսության մեջ դրանց օգտագործման վերաբերյալ: Այսօր դեռ կան մարդիկ, ովքեր լի են կասկածներով սկզբունքորեն նոր սերնդի համակարգիչների կարևորության վերաբերյալ: Շատ երկար ժամանակ տեխնիկական ամսագրերը հրաժարվում էին հոդվածներ հրապարակել քվանտային հաշվարկների մասին՝ համարելով այս ոլորտը ներդրողներին հիմարացնելու սովորական խարդախ հնարք:

Հաշվարկների նոր մեթոդը նախադրյալներ կստեղծի գիտական ​​մեծ հայտնագործությունների համար բոլոր ոլորտներում։ Բժշկությունը կլուծի բազմաթիվ խնդրահարույց հարցեր, որոնցից բավականին շատ են կուտակվել վերջերս։ Քաղցկեղը հնարավոր կլինի ախտորոշել հիվանդության ավելի վաղ փուլում, քան հիմա։ Քիմիական արդյունաբերությունը կկարողանա սինթեզել յուրահատուկ հատկություններով արտադրանք։

Տիեզերագնացության ոլորտում առաջընթացը երկար սպասել չի տա: Թռիչքները դեպի այլ մոլորակներ կդառնան նույնքան սովորական, որքան ամենօրյա շրջագայությունները քաղաքում: Քվանտային հաշվարկներին բնորոշ պոտենցիալը, անշուշտ, անճանաչելիորեն կվերափոխի մեր մոլորակը:

Մեկ այլ տարբերակիչ առանձնահատկություն, որն ունեն քվանտային համակարգիչները, քվանտային հաշվարկների կարողությունն է՝ արագ գտնել ցանկալի կոդը կամ ծածկագիրը: Սովորական համակարգիչը հաջորդաբար կատարում է մաթեմատիկական օպտիմալացման լուծում՝ փորձելով տարբերակները մեկը մյուսի հետևից: Քվանտային մրցակիցն աշխատում է տվյալների ողջ զանգվածի հետ միանգամից՝ աննախադեպ կարճ ժամանակում կայծակնային արագությամբ ընտրելով ամենահարմար տարբերակները։ Բանկային գործառնություններակնթարթում կվերծանվի, ինչը անհասանելի է ժամանակակից համակարգիչների համար։

Այնուամենայնիվ, բանկային հատվածը անհանգստանալու կարիք չունի. նրա գաղտնիքը կփրկվի քվանտային կոդավորման մեթոդով՝ չափման պարադոքսով: Երբ փորձում եք բացել կոդը, փոխանցվող ազդանշանը կխեղաթյուրվի: Ստացված տեղեկատվությունը ոչ մի իմաստ չի ունենա։ Գաղտնի ծառայությունները, որոնց համար լրտեսությունը սովորական պրակտիկա է, հետաքրքրված են քվանտային հաշվարկների հնարավորություններով։

Դիզայնի դժվարություններ

Դժվարությունը կայանում է նրանում, որ ստեղծվեն այնպիսի պայմաններ, որոնց դեպքում քվանտային բիթը կարող է անորոշ ժամանակով մնալ սուպերպոզիցիոն վիճակում:

Յուրաքանչյուր քյուբիթ միկրոպրոցեսոր է, որը գործում է գերհաղորդականության սկզբունքներով և քվանտային մեխանիկայի օրենքներով։

Տրամաբանական մեքենայի մանրադիտակային տարրերի շուրջ ստեղծվում են մի շարք յուրահատուկ պայմաններ։ միջավայրը:

• ջերմաստիճանը 0,02 աստիճան Կելվին (-269,98 Ցելսիուս);
• պաշտպանական համակարգ մագնիսական և էլեկտրական ճառագայթումից (նվազեցնում է այդ գործոնների ազդեցությունը 50 հազար անգամ);
• ջերմության հեռացման և թրթռման մարման համակարգ;
• օդի նոսրացումը 100 միլիարդ անգամ ավելի ցածր է, քան մթնոլորտային ճնշումը:

Շրջակա միջավայրի աննշան շեղումը հանգեցնում է նրան, որ քյուբիթներն ակնթարթորեն կորցնում են իրենց սուպերպոզիցիոն վիճակը, ինչի հետևանքով առաջանում է անսարքություն:

Առաջ անցնելով մոլորակի մնացած մասից

Վերոհիշյալ բոլորը կարելի էր վերագրել գիտաֆանտաստիկ պատմություններ գրողի տենդագին մտքի ստեղծագործությանը, եթե Google-ը, ՆԱՍԱ-ի հետ միասին, անցյալ տարի կանադական հետազոտական ​​կորպորացիայից չգներ D-Wave քվանտային համակարգիչ, որի պրոցեսորը պարունակում է. 512 կուբիթ:

Իր օգնությամբ շուկայի առաջատարը համակարգչային տեխնիկակլուծի մեքենայական ուսուցման խնդիրները մեծ տվյալների հավաքածուների տեսակավորման և վերլուծության մեջ:

ԱՄՆ-ից հեռացած Սնոուդենը նույնպես կարևոր բացահայտող հայտարարություն է արել՝ NSA-ն նույնպես նախատեսում է մշակել իր սեփական քվանտային համակարգիչը։

2014 թվական - D-Wave համակարգերի դարաշրջանի սկիզբ

Կանադացի հաջողակ մարզիկ Ջեորդի Ռոուզը Google-ի և NASA-ի հետ գործարքից հետո սկսել է 1000 քյուբիթանոց պրոցեսոր կառուցել։ Ապագա մոդելը հաշվարկների արագությամբ և ծավալով կգերազանցի առաջին կոմերցիոն նախատիպին առնվազն 300 հազար անգամ։ Քվանտային համակարգիչը, որի լուսանկարը գտնվում է ստորև, ֆունդամենտալ աշխարհի առաջին կոմերցիոն տարբերակն է նոր տեխնոլոգիահաշվարկներ։

Նրան հուշել է զբաղվել գիտական ​​զարգացմամբ՝ համալսարանում ծանոթանալով Քոլին Ուիլյամսի՝ քվանտային հաշվիչների աշխատանքների հետ։ Պետք է ասել, որ Ուիլյամսն այսօր աշխատում է Ռոուզի կորպորացիայում՝ որպես բիզնես նախագծերի մենեջեր։

Բեկում կամ գիտական ​​կեղծիք

Ինքը՝ Ռոուզը, լիովին չգիտի, թե ինչ են քվանտային համակարգիչները։ Տասը տարվա ընթացքում նրա թիմը 2-qubit պրոցեսոր ստեղծելուց դարձավ այսօրվա առաջին կոմերցիոն գաղափարը:

Իր հետազոտության հենց սկզբից Ռոուզը ձգտել է ստեղծել պրոցեսոր՝ նվազագույն քանակով 1 հազար քյուբիթով։ Եվ նա անպայման պետք է կոմերցիոն տարբերակ ունենար՝ վաճառելու և փող աշխատելու համար։

Շատերը, իմանալով Ռոուզի մոլուցքն ու կոմերցիոն խելամտությունը, փորձում են նրան մեղադրել կեղծիքի մեջ։ Իբր ամենասովորական պրոցեսորն անցնում է որպես քվանտ։ Դրան նպաստում է նաև այն փաստը, որ նոր տեխնոլոգիան ցուցադրում է ֆենոմենալ կատարում որոշակի տեսակի հաշվարկներ կատարելիս: Հակառակ դեպքում այն ​​իրեն լրիվ սովորական համակարգչի պես է պահում, միայն թե շատ թանկ է։

Ե՞րբ կհայտնվեն

Սպասելու երկար ժամանակ չկա: Նախատիպի համատեղ գնորդների կողմից կազմակերպված հետազոտական ​​խումբը մոտ ապագայում կզեկուցի D-Wave-ի հետազոտության արդյունքների մասին։
Հավանաբար, շուտով կգա ժամանակը, երբ քվանտային համակարգիչները կհեղափոխեն մեզ շրջապատող աշխարհի մեր պատկերացումները: Եվ ողջ մարդկությունն այս պահին կհասնի ավելիին բարձր մակարդակդրա էվոլյուցիան:

Անցյալ շաբաթ լուրեր տարածվեցին, որ Google-ը բեկում է կատարել զարգացման գործում քվանտային համակարգիչ -
ընկերությունը հասկացավ, թե ինչպես կարող է նման համակարգիչը հաղթահարել
սեփական սխալներով։ Քվանտային համակարգիչների մասին խոսվում է արդեն մի քանի տարի՝ այն եղել է, օրինակ, Time ամսագրի շապիկին։ Եթե ​​նման համակարգիչներ հայտնվեն, դա կլինի դասական համակարգիչների տեսքին նման բեկում, կամ նույնիսկ ավելի լուրջ: Look At Me-ը բացատրում է, թե ինչու են քվանտային համակարգիչները հիանալի և կոնկրետ ինչ է արել Google-ը:

Ի՞նչ է քվանտային համակարգիչը:

Քվանտային համակարգիչը համակարգչային գիտության և քվանտային ֆիզիկայի խաչմերուկում գտնվող մեխանիզմ է՝ տեսական ֆիզիկայի ամենաբարդ ճյուղը։ Ռիչարդ Ֆեյնմանը, 20-րդ դարի մեծագույն ֆիզիկոսներից մեկը, մի անգամ ասել է. «Եթե կարծում եք, որ հասկանում եք քվանտային ֆիզիկան, ուրեմն չեք հասկանում այն»: Ուստի խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ հետևյալ բացատրությունները աներևակայելի պարզեցված են։ Մարդիկ երկար տարիներ են ծախսում՝ փորձելով հասկանալ քվանտային ֆիզիկան:

Քվանտային ֆիզիկան զբաղվում է ատոմից փոքր տարրական մասնիկների հետ։ Այս մասնիկների կառուցվածքը և նրանց վարքագիծը հակասում է Տիեզերքի մասին մեր շատ պատկերացումներին: Քվանտային մասնիկը կարող է լինել միաժամանակ մի քանի վայրերում և միաժամանակ մի քանի վիճակներում: Պատկերացրեք, որ մետաղադրամ եք նետել. քանի դեռ այն օդում է, դուք չեք կարող ասել՝ այն կբարձրանա գլուխներով, թե պոչերով. Այս մետաղադրամը միաժամանակ նման է գլուխների և պոչերի: Մոտավորապես այսպես են վարվում քվանտային մասնիկները։ Սա կոչվում է սուպերպոզիցիայի սկզբունք։

Քվանտային համակարգիչը դեռևս հիպոթետիկ սարք է, որը կօգտագործի սուպերպոզիցիայի սկզբունքը (և այլ քվանտային հատկություններ)
հաշվարկների համար։ Սովորական համակարգիչն աշխատում է տրանզիստորների միջոցով,
ովքեր ցանկացած տեղեկատվություն ընկալում են որպես զրոներ և միավորներ: Երկուական կոդը կարող է նկարագրել ամբողջ աշխարհը և լուծել դրա ներսում առկա ցանկացած խնդիր: Քվանտային անալոգային դասական հարվածկոչվում է կանգուն (qubit, qu - quantum, quantum բառից). Օգտագործելով սուպերպոզիցիայի սկզբունքը, մի կանգուն կարող է միաժամանակ լինել
0 և 1 վիճակներում, և դա ոչ միայն զգալիորեն կբարձրացնի հզորությունը ավանդական համակարգիչների համեմատ, այլև թույլ կտա լուծել անսպասելի խնդիրներ,
ինչի ընդունակ չեն սովորական համակարգիչները:

Սուպերպոզիցիայի սկզբունքը միակ բանն է
Ինչի՞ վրա են հիմնվելու քվանտային համակարգիչները:

Ոչ Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ քվանտային համակարգիչները գոյություն ունեն միայն տեսականորեն, գիտնականները դեռևս միայն ենթադրություններ են անում, թե դրանք կոնկրետ ինչպես են աշխատելու: Օրինակ, ենթադրվում է, որ քվանտային համակարգիչները նույնպես կօգտագործեն քվանտային խճճվածություն:
Սա մի երևույթ է, որը Ալբերտ Էյնշտեյնն անվանել է «անսովոր» ( նա ընդհանրապես դեմ էր քվանտային տեսությանը, քանի որ այն չի համապատասխանում նրա հարաբերականության տեսությանը). Երևույթի իմաստն այն է, որ Տիեզերքում երկու մասնիկ կարող են փոխկապակցվել, և հակառակը. ասենք, եթե ուղղաձիգը
(տարրական մասնիկների վիճակի նման բնութագիր կա, մենք չենք մանրամասնի)առաջին մասնիկը դրական է, ապա երկրորդի պարույրությունը միշտ բացասական կլինի, և հակառակը: Այս երեւույթը կոչվում է «սողացող» երկու պատճառով. Նախ, այս կապն աշխատում է ակնթարթորեն, ավելի արագ, քան լույսի արագությունը: Երկրորդ, խճճված մասնիկները կարող են տեղակայվել միմյանցից ցանկացած հեռավորության վրա:
միմյանցից. օրինակ՝ Ծիր Կաթինի տարբեր ծայրերում:

Ինչպե՞ս կարելի է օգտագործել քվանտային համակարգիչը:

Գիտնականները հավելվածներ են փնտրում քվանտային համակարգիչների համար և միևնույն ժամանակ պարզում, թե ինչպես կարելի է դրանք կառուցել: Հիմնական բանն այն է, որ քվանտային համակարգիչը կկարողանա շատ արագ օպտիմիզացնել տեղեկատվությունը և ընդհանրապես աշխատել մեծ տվյալների հետ, որոնք մենք կուտակում ենք, բայց դեռ չենք հասկանում, թե ինչպես օգտագործել:

Պատկերացնենք այս տարբերակը (իհարկե, շատ պարզեցված)Դուք պատրաստվում եք աղեղ կրակել թիրախի վրա, և դուք պետք է հաշվարկեք, թե որքան բարձր պետք է նպատակ ունենալ հարվածելու համար: Ենթադրենք, պետք է հաշվարկել բարձրությունը 0-ից 100 սմ, սովորական համակարգիչը հերթով կհաշվի յուրաքանչյուր հետագիծ՝ սկզբում 0 սմ, հետո 1 սմ, հետո 2 սմ և այլն: Քվանտային համակարգիչը միաժամանակ կհաշվարկի բոլոր տարբերակները և ակնթարթորեն կարտադրի այն մեկը, որը թույլ կտա հարվածել թիրախին: Այս կերպ Դուք կարող եք օպտիմիզացնել բազմաթիվ գործընթացներ.
բժշկությունից (ասենք՝ քաղցկեղն ավելի վաղ ախտորոշելու համար)ավիացիայից առաջ (օրինակ, ավելի բարդ ավտոպիլոտներ պատրաստեք).

Կա նաև վարկած, որ նման համակարգիչն ի վիճակի կլինի լուծել այնպիսի խնդիրներ, որոնց սովորական համակարգիչը պարզապես ունակ չէ, կամ դրա համար հազարավոր տարվա հաշվարկներ կպահանջվեն: Քվանտային համակարգիչը կկարողանա աշխատել ամենաբարդ սիմուլյացիաների հետ. օրինակ՝ հաշվարկել, թե Տիեզերքում կան արդյոք այլ բանական էակներ, բացի մարդկանցից: Հնարավոր է, որ քվանտային համակարգիչների ստեղծումը տանի
առաջացմանը արհեստական ​​բանականություն. Պատկերացրեք, թե ինչ արեց սովորական համակարգիչների հայտնվելը մեր աշխարհին. քվանտային համակարգիչները կարող էին մոտավորապես նույն բեկում լինել:

Ո՞վ է մշակում քվանտային համակարգիչները:

Բոլորը. Կառավարություններ, ռազմական, տեխնոլոգիական ընկերություններ: Քվանտային համակարգչի ստեղծումը ձեռնտու կլինի գրեթե բոլորին: Օրինակ, Էդվարդ Սնոուդենի հրապարակած փաստաթղթերից տեղեկություն կար, որ NSA-ն ունի «Բարդ թիրախների ներթափանցում» նախագիծ, որը ներառում է տեղեկատվության կոդավորման համար քվանտային համակարգչի ստեղծում: Microsoft-ը լրջորեն զբաղվում է քվանտային համակարգիչներով. նրանք սկսել են իրենց առաջին հետազոտություններն այս ոլորտում դեռ 2007 թվականին: IBM-ը զարգանում է և մի քանի տարի առաջ հայտարարեց, որ երեք քուբիթով չիպ են ստեղծել։ Վերջապես Google-ը և NASA-ն համագործակցում են
D-Wave ընկերության հետ, որն ասում է, որ արդեն արտադրում է
«Առաջին կոմերցիոն քվանտային պրոցեսորը» (ավելի ճիշտ երկրորդը, այժմ նրանց մոդելը կոչվում է D-Wave Two), բայց այն դեռ քվանտայինի պես չի աշխատում,
Հիշեցնենք, որ դրանք չկան։

Որքան մոտ ենք ստեղծագործելուն
քվանտային համակարգիչ?

Ոչ ոք չի կարող հստակ ասել. Նորություններ տեխնոլոգիական առաջընթացի մասին (ինչպես Google-ի մասին վերջին նորությունները)անընդհատ հայտնվել, բայց մենք կարող ենք շատ հեռու լինել
լիարժեք քվանտային համակարգչից և շատ մոտ նրան։ Ասենք, կան ուսումնասիրություններ, որոնք ցույց են տալիս, որ բավական է համակարգիչ ստեղծել
մի քանի հարյուր կանգուն, որպեսզի այն աշխատի որպես լիարժեք քվանտային համակարգիչ։ D-Wave-ը պնդում է, որ ստեղծել է 84 կուբիթանոց պրոցեսոր.
բայց քննադատները, ովքեր վերլուծել են իրենց պրոցեսորը, ասում են, որ այն աշխատում է,
ինչպես դասական համակարգիչ, ոչ թե քվանտային: Google-ը համագործակցում է
D-Wave-ի հետ նրանք կարծում են, որ իրենց պրոցեսորը պարզապես զարգացման շատ վաղ փուլերում է և ի վերջո կաշխատի ինչպես քվանտայինը: Ինչևէ, հիմա
Քվանտային համակարգիչներն ունեն մեկ հիմնական խնդիր՝ սխալներ։ Ցանկացած համակարգիչ սխալներ է թույլ տալիս, բայց դասականները կարող են հեշտությամբ հաղթահարել դրանք, իսկ քվանտային համակարգիչները դեռ չեն անում: Երբ հետազոտողները պարզեն սխալները, քվանտային համակարգչի հայտնվելը կանցնի ընդամենը մի քանի տարի:

Ի՞նչն է դժվարացնում սխալների ուղղումը:
քվանտային համակարգիչներո՞ւմ։

Պարզեցնելու համար քվանտային համակարգիչների սխալները կարելի է բաժանել երկու մակարդակի. Առաջինը սխալներն են, որ թույլ է տալիս ցանկացած համակարգիչ, այդ թվում՝ դասական։ Սխալ կարող է հայտնվել համակարգչի հիշողության մեջ, երբ արտաքին աղմուկի պատճառով 0-ն ակամա փոխվում է 1-ի, օրինակ՝ տիեզերական ճառագայթների կամ ճառագայթման: Այս սխալները հեշտ է լուծել, բոլոր տվյալները ստուգվում են նման փոփոխությունների համար: Եվ Google-ը վերջերս լուծեց այս խնդիրը քվանտային համակարգիչներում. նրանք կայունացրին ինը քյուբիթից բաղկացած շղթա:
և փրկեց նրան սխալներից: Այնուամենայնիվ, այս առաջընթացի համար կա մեկ նախազգուշացում. Google-ը զբաղվել է դասական հաշվարկների դասական սխալներով: Քվանտային համակարգիչներում կա սխալի երկրորդ մակարդակ, և դա հասկանալն ու բացատրելը շատ ավելի դժվար է:

Կուբիտները ծայրաստիճան անկայուն են, դրանք ենթակա են քվանտային դեկոերենցիայի. սա քվանտային համակարգի հաղորդակցության խաթարում է շրջակա միջավայրի ազդեցության տակ: Քվանտային պրոցեսորը պետք է հնարավորինս մեկուսացված լինի շրջակա միջավայրի ազդեցություններից (չնայած դեկոհերենտությունը երբեմն առաջանում է ներքին գործընթացների արդյունքում)սխալները նվազագույնի հասցնելու համար: Միևնույն ժամանակ, քվանտային սխալները հնարավոր չէ ամբողջությամբ վերացնել, բայց եթե դրանք բավական հազվադեպ են, ապա քվանտային համակարգիչը կարող է աշխատել: Միաժամանակ որոշ հետազոտողներ կարծում են, որ նման համակարգչի հզորության 99%-ը ուղղորդվելու է
սխալները վերացնելու համար, սակայն մնացած 1%-ը բավարար է ցանկացած խնդիր լուծելու համար։
Ըստ ֆիզիկոս Սքոթ Աարոնսոնի՝ Google-ի ձեռքբերումը կարելի է համարել երրորդը
քվանտային համակարգիչ ստեղծելու համար անհրաժեշտ յոթ քայլերի կեսով, այլ կերպ ասած, մենք ճանապարհի կեսն ենք:

Գիտությունը կանգ չի առնում, և, կարծես թե, այն, ինչ երեկ համարվում էր միստիցիզմ, ​​այսօր անհերքելի իրողություն է։ Այսպիսով, այժմ զուգահեռ աշխարհների մասին առասպելները կարող են ապագայում սովորական փաստ դառնալ: Ենթադրվում է, որ քվանտային համակարգչի ստեղծման ոլորտում հետազոտությունները կօգնեն հասնել այս հայտարարությանը: Ճապոնիան առաջատարն է, բոլոր հետազոտությունների ավելի քան 70%-ը գալիս է այս երկրից: Այս հայտնագործության էությունն ավելի հասկանալի է նրանց համար, ովքեր այս կամ այն ​​կերպ կապված են ֆիզիկայի հետ։ Բայց մեզանից շատերն ավարտել են միջնակարգ դպրոցը, որտեղ 11-րդ դասարանի դասագիրքը ընդգրկում էր քվանտային ֆիզիկայի որոշ հարցեր:

Այնտեղ, որտեղ ամեն ինչ սկսվեց

Հիշեցնենք, որ սկիզբը դրվել է երկու հիմնական բացահայտումներով, որոնց համար դրանց հեղինակներն արժանացել են Նոբելյան մրցանակի։ 1918 թվականին Մաքս Պլանկը հայտնաբերեց քվանտը և Albert Einstein 1921 թվականին ֆոտոն. Քվանտային համակարգիչ ստեղծելու գաղափարը ծագել է 1980 թվականին, երբ ապացուցվեց քվանտային տեսության ճշմարտացիությունը։ Իսկ գաղափարները սկսեցին կյանքի կոչվել միայն 1998թ. Զանգվածային, և միևնույն ժամանակ բավականին արդյունավետ աշխատանք է իրականացվել միայն վերջին 10 տարում։

Հիմնական սկզբունքները պարզ են, բայց յուրաքանչյուր քայլ առաջ ավելի ու ավելի շատ խնդիրներ են առաջանում, որոնց լուծումը բավականին երկար է տևում, թեև աշխարհի բազմաթիվ լաբորատորիաներ աշխատում են այս խնդրի վրա։ Նման համակարգչի համար պահանջները շատ բարձր են, քանի որ չափման ճշգրտությունը պետք է լինի շատ բարձր և դրանց քանակը արտաքին ազդեցությունները, որոնցից յուրաքանչյուրը կխաթարի քվանտային համակարգի աշխատանքը։

ԻՆՉՈՒ՞ Է ԵՍ ՊԵՏՔ ՔՎԱՆՏԱԿԱՆ ՀԱՄԱԿԱՐԳԻՉ:

Ինչի վրա է հիմնված քվանտային համակարգիչը:

Բոլորը, այս կամ այն ​​չափով, պատկերացում ունեն, թե ինչպես է աշխատում սովորական համակարգիչը: Դրա իմաստը օգտագործելն է երկուական կոդավորում, որտեղ լարման որոշակի արժեքի առկայությունը համարվում է 1, իսկ 0-ի բացակայությունը, որն արտահայտվում է որպես 0 կամ 1, համարվում է մի քիչ։ Քվանտային համակարգչի աշխատանքը կապված է սպին հասկացության հետ։ Նրանց համար, ովքեր սահմանափակում են ֆիզիկան դպրոցական գիտելիքներով, նրանք կարող են վիճել երեք տարրական մասնիկների գոյության և դրանցում պարզ բնութագրերի առկայության մասին, ինչպիսիք են զանգվածը և լիցքը:

Սակայն ֆիզիկոսներն անընդհատ ավելացնում են տարրական մասնիկների դասը և դրանց բնութագրերը, որոնցից մեկը սպինն է։ Իսկ մասնիկի պտույտի որոշակի ուղղությունը վերցվում է որպես 1, իսկ հակառակ ուղղությունը՝ 0: Սա նման է տրանզիստորի նախագծմանը: Հիմնական տարրն արդեն կկոչվի քվանտային բիթ կամ քյուբիթ։ Դա կարող է լինել ֆոտոններ, ատոմներ, իոններ և ատոմային միջուկներ:

Այստեղ հիմնական պայմանը երկու քվանտային վիճակների առկայությունն է։ Փոփոխելով որոշակի բիտի վիճակը սովորական համակարգիչչի հանգեցնում ուրիշների փոփոխությունների, բայց քվանտային համակարգչում մեկը փոխելը կհանգեցնի այլ մասնիկների վիճակի փոփոխության: Այս փոփոխությունը կարելի է կառավարել, և պատկերացրեք, որ հարյուրավոր այդպիսի մասնիկներ կան։

Պարզապես պատկերացրեք, թե քանի անգամ կավելանա նման մեքենայի արտադրողականությունը: Բայց ստեղծումը ամբողջական վերջին համակարգիչը- սա միայն վարկած է, ֆիզիկոսները շատ աշխատանք պետք է անեն քվանտային մեխանիկայի այդ ոլորտում, որը կոչվում է բազմաթիվ մասնիկների մեխանիկա: Առաջին մինի քվանտային համակարգիչը բաղկացած էր 16 քյուբիթից։ Վերջերս թողարկվել են 512 քյուբիթ օգտագործող համակարգիչներ, սակայն դրանք արդեն օգտագործվում են բարդ հաշվարկների կատարման արագությունը մեծացնելու համար։ Quipper-ը հատուկ մշակված լեզու է նման մեքենաների համար:

Կատարված գործողությունների հաջորդականությունը

Նոր սերնդի համակարգիչ ստեղծելիս կան չորս ուղղություններ, որոնք տարբերվում են նրանով, որ դրանք գործում են որպես տրամաբանական քյուբիթներ.

1. ատոմի հիմքը կազմող մասնիկների սպինների ուղղությունը.
2. Տիեզերքում նշված վայրում Cooper զույգի առկայությունը կամ բացակայությունը.
3. ինչ վիճակում է արտաքին էլեկտրոնը.
4. ֆոտոնի տարբեր վիճակներ.

Հիմա եկեք նայենք այն սխեմային, որով աշխատում է համակարգիչը: Սկզբից վերցվում է քյուբիթների մի շարք և գրանցվում դրանց սկզբնական պարամետրերը: Փոխակերպումները կատարվում են օգտագործելով տրամաբանական գործողություններ, գրանցվում է ստացված արժեքը, որը համակարգչի թողարկած արդյունքն է։ Լարերը քյուբիթներ են, իսկ փոխակերպումները՝ տրամաբանական բլոկներից։ Նման պրոցեսոր առաջարկել է Դ. Դոյչը, ով 1995 թվականին կարողացել է ստեղծել մի շղթա, որը կարող է ցանկացած հաշվարկ կատարել քվանտային մակարդակում։ Բայց նման համակարգը արտադրում է փոքր սխալներ, որոնք կարող են փոքր-ինչ կրճատվել՝ ավելացնելով ալգորիթմում ներգրավված գործողությունների քանակը:

Ինչպե՞ս է աշխատում քվանտային համակարգիչը:

Ինչի՞ ենք հասել։

Առայժմ մշակվել են միայն երկու տեսակի քվանտային համակարգիչներ, սակայն գիտությունը դեռ կանգուն չէ։ Երկու մեքենաների աշխատանքը հիմնված է քվանտային երևույթների վրա.

1. կապված գերհաղորդականության հետ: Երբ այն խախտվում է, նկատվում է քվանտացում;
2. հիմնված այնպիսի հատկության վրա, ինչպիսին է համախմբվածությունը: Նման համակարգիչների հաշվարկման արագությունը կրկնապատկվում է քյուբիթների քանակի համեմատ։

Դիտարկվողների երկրորդ տեսակը առաջնահերթ է համարվում քվանտային համակարգիչների ստեղծման ոլորտում։

Տարբեր երկրների ձեռքբերումներ.

Մի խոսքով, վերջին 10 տարիների ձեռքբերումները նշանակալի են։ Կարելի է նշել Ամերիկայում ստեղծված երկու կուբիթանոց համակարգիչը ծրագրային ապահովում. Նրանք կարողացան նաև արտադրել ադամանդի բյուրեղով երկու կուբիթանոց համակարգիչ: Ազոտի մասնիկների և դրա բաղադրամասերի սպինի ուղղությունը՝ միջուկը և էլեկտրոնը, օգտագործվել են որպես կիբիտներ։ Զգալի պաշտպանություն ապահովելու համար շատ բարդ համակարգթույլ է տալիս արդյունքներ տալ 95% ճշգրտությամբ:

ICQT 2017. Ջոն Մարտինիս, Google. Քվանտային համակարգիչ. կյանքը Մուրի օրենքից հետո

Ինչու է այս ամենը անհրաժեշտ:

Արդեն խոսվել է քվանտային համակարգիչների ստեղծման մասին։ Այս համակարգիչները արդյունք չեն այն ամենի, ինչին նրանք ձգտում էին, բայց գտան իրենց գնորդին։ Ամերիկյան ընկերությունՊաշտպանության մասնագետ Lockheed Martin-ը վճարել է 10 մլն դոլար։ Նրանց ձեռքբերումը ունակ է սխալներ գտնելու ամենաբարդ ծրագիրըտեղադրված է F-35 կործանիչի վրա։ Google-ը ցանկանում է իր ձեռքբերմամբ գործարկել մեքենայական ուսուցման ծրագրեր։

Ապագա

Քվանտային համակարգչի մշակման մեջԽոշոր ընկերություններն ու պետությունը շատ հետաքրքրված են։ Դա կհանգեցնի նոր բացահայտումների՝ կրիպտոգրաֆիկ ալգորիթմների մշակման ոլորտում։ Ժամանակը կորոշի՝ սա օգուտ կբերի պետությանը, թե հաքերներին։ Բայց կրիպտո բանալիների ստեղծման և ճանաչման աշխատանքը կկատարվի ակնթարթորեն։ Բանկային քարտի հետ կապված բազմաթիվ խնդիրներ կլուծվեն։

Հաղորդագրությունները կփոխանցվեն ահռելի արագությամբ, և խնդիրներ չեն լինի երկրագնդի որևէ կետի հետ շփվելու համար, և գուցե նույնիսկ դրանից դուրս:

Նման համակարգիչը կօգնի դա անել, հատկապես գենետիկ կոդը վերծանելու հարցում։ Սա կհանգեցնի բազմաթիվ բժշկական խնդիրների լուծմանը։

Եվ, իհարկե, դա դուռը կբացի առեղծվածային գաղտնիքների և զուգահեռ աշխարհների երկիր:

Մեզ մեծ ցնցումներ են սպասվում։ Այն ամենը, ինչին մենք սովոր ենք, միայն այդ աշխարհի մի մասն է, որն արդեն ստացել է Քվանտային իրականություն անունը։ Նրանք կօգնեն ձեզ դուրս գալ նյութական աշխարհից, որը քվանտային համակարգչի աշխատանքի սկզբունքն է։