რამდენად ახლოს ვართ კვანტური კომპიუტერის განვითარებასთან? კვანტური კომპიუტერი - მართლა საიდუმლოა? როგორ ააშენებ კვანტურ კომპიუტერს?

ყველაფერი მოვიდა ჩვენს კომპიუტერებში: ჩვენ ვკითხულობთ უახლეს ამბებს ჩვენს სმარტფონებზე, ვმუშაობთ ლეპტოპებზე დღის განმავლობაში და ვუყურებთ ფილმებს ჩვენს პლანშეტებზე საღამოობით. ყველა ეს აქსესუარი იზიარებს ერთ რამეს - სილიკონის პროცესორს, რომელიც შედგება მილიარდობით ტრანზისტორებისგან. ასეთი ტრანზისტორების მუშაობის პრინციპი მარტივია - მიწოდებული ძაბვის მიხედვით, გამომავალზე გამოვლინდება განსხვავებული ძაბვა, რომელიც ინტერპრეტირებულია როგორც ლოგიკური 0 ან როგორც ლოგიკური 1. ამ განყოფილებაში ოპერაციების განსახორციელებლად, განადგურება არის ის, რაც ჩვენ გვქონდა, მაგალითად, ნომერი 1101, შემდეგ 1 ბიტით მარცხნივ შეცვლის შემდეგ იქნება 01101 და თუ ახლა გაანადგურე 1 ბიტი მარჯვნივ იქნება 01110. და მთავარი პრობლემა ისაა, რომ იმავე განყოფილებისთვის შეიძლება დაგჭირდეთ ათობით ასეთი ოპერაცია y. ამრიგად, იმის მიხედვით, რომ ტრანზისტორები მრავალჯერადია, ასეთ ოპერაციას ნანოწამები სჭირდება, მაგრამ რადგან ოპერაცია საათში დიდ დროს ხარჯავს.

რობოტული კვანტური კომპიუტერების პრინციპი

კვანტური კომპიუტერი წარმოგიდგენთ გაანგარიშების სრულიად განსხვავებულ მეთოდს. დავასრულოთ მნიშვნელობით:

კვანტური კომპიუტერი -გამოთვლითი მოწყობილობა, როგორია ვიკორისტის გამოვლინებებიკვანტური სუპერპოზიციაіკვანტური ჩახლართულობამონაცემთა გადაცემისა და დამუშავებისთვის.

ეს არ გახდა უკეთესი. კვანტური სუპერპოზიცია გვეუბნება, რომ სისტემა, რომელსაც აქვს ხშირი წარმოუდგენლობა, წარმოიქმნება მისთვის ყველა შესაძლო მდგომარეობაში (რომელშიც ყველა დაუჯერებლობის ჯამი, ცხადია, 100% ან 1-ზე მეტია). ამოვიღოთ კონდახიდან. კვანტურ კომპიუტერებში ინფორმაცია ინახება კუბიტებში - მაშინ როცა პირველადი ბიტები შეიძლება დაყენდეს 0-ზე ან 1-ზე, კუბიტი ერთდროულად შეიძლება დაყენდეს 0, 1, 0 და 1-ზე. ამიტომ, რადგან არის 3 კუბიტი, მაგალითად 110, ბიტების რაოდენობა უდრის 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111.

რას გვაძლევს ის? დიახ ყველა!


მაგალითად, გვაქვს ციფრული პაროლი 4 სიმბოლოსგან. Yak Yogo zlamuvatime zvichayny პროცესორი? მოდით ვცადოთ 0000-დან 9999-მდე. 9999 ორმაგ სისტემაში ჰგავს 10011100001111-ს, ამიტომ ამ ჩანაწერისთვის გვჭირდება 14 ბიტი. ამიტომ, რადგან ჩვენ გვაქვს კვანტური კომპიუტერი 14 კუბიტით, უკვე ვიცით პაროლი: თუნდაც ასეთი სისტემის ერთ-ერთი შესაძლო პარამეტრი და პაროლი! შედეგად, სუპერკომპიუტერებისთვის მნიშვნელოვანი ყველა პრობლემა მყისიერად ვრცელდება კვანტურ სისტემებზე: საჭიროა თუ არა იცოდეთ მომღერალი ავტორიტეტების ენა? არ არის პრობლემა იმდენი კუბიტით სისტემის აშენება, სანამ საუბარს შეძლებთ – და პასუხი უკვე გექნებათ. საჭიროა თუ არა მე-2 ნაწილის დაზვერვის შექმნა, ეს არ შეიძლება იყოს უფრო მარტივი: სანამ ძირითადი კომპიუტერი ცდის ყველა კომბინაციას, კვანტური კომპიუტერი იმუშავებს სწრაფად და გამოიმუშავებს საუკეთესო პასუხს?

ამიტომ, კვანტურ კომპიუტერებზე გამოთვლები არსებითად ერთჯერადია: ჩვენ ვქმნით სისტემას, რომელიც შედგება ჩახლართული ნაწილაკებისგან (ვიცით, სად არის მათი მეორე ნახევრები). ჩვენ ვაწარმოებთ გამოთვლებს და ამის შემდეგ "ვხსნით ყუთს ქაღალდით" - ვიგებთ დაკარგული ნაწილაკების მდგომარეობას და, შესაბამისად, კვანტურ კომპიუტერში ნაწილაკების მდგომარეობას და, შესაბამისად, გამოითვლება შედეგი. ასე რომ, ახალი გამოთვლებისთვის აუცილებელია კუბების ხელახლა შექმნა - უბრალოდ „ფურცლით ყუთის დახურვა“ არ იმუშავებს - მიუხედავად იმისა, რომ უკვე ვიცით, რა არის დახატული ქაღალდზე.

პრობლემა არის სიმძლავრე - როგორ შეუძლია კვანტურ კომპიუტერს მომენტალურად შეარჩიოს ნებისმიერი პაროლი - როგორ მოიპაროს ინფორმაცია? ასეთი მოწყობილობების გამოჩენასთან ერთად, იცით თუ არა კონფიდენციალურობის შესახებ? Რათქმაუნდა არა.

ეგრეთ წოდებული კვანტური დაშიფვრა მოდის სამაშველოში: ის ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ როდესაც ცდილობ კვანტური მდგომარეობის „წაკითხვას“, ის იშლება, ამიტომ შეუძლებელია ვინმეს შეჩერება.

სახლის კვანტური კომპიუტერი

კარგი, დანარჩენი საკვებია - ვინაიდან კვანტური კომპიუტერები ისეთი მაგარი, მძლავრი და არ იშლება - რატომ არ ვისარგებლოთ მათგან? პრობლემა ტრივიალურია - კვანტური სისტემის დანერგვის შეუძლებლობა ჩვეულებრივი სახლის გონებაში. იმისათვის, რომ კუბიტი დარჩეს სუპერპოზიციაში განუსაზღვრელი დროით, საჭიროა სპეციფიკური პირობები: მაღალი ვაკუუმი (სხვა ნაწილაკები არ არის), ტემპერატურა რაც შეიძლება ახლოს კელვინთან (ზეგამტარობისთვის) და ელექტრომაგნიტური ჩარევის გარდა ( კვანტური სისტემის ჩართვისთვის). მოიცადეთ, შექმენით ასეთი აზრები სახლში, თუმცა ისინი მნიშვნელოვანად გამოიყურებიან, თუნდაც მინიმალური ძალისხმევით მიხვალთ იქამდე, რომ სუპერპოზიცია უცნობი გახდება და გამოთვლილი შედეგები არასწორი იქნება. კიდევ ერთი პრობლემა ის არის, რომ როდესაც კუბიტები ურთიერთობენ ერთმანეთთან, როდესაც ისინი ურთიერთობენ, ცხოვრების მიმდინარე საათი კატასტროფულად იცვლება. შედეგს აქვს ამ დღის ყველაზე მაღალი მაქსიმუმი - კვანტური კომპიუტერი რამდენიმე ათეული კუბიტით.


თუმცა, ასეთი მოწყობილობები აშკარად (ათასჯერ) უფრო რთულია ორიგინალური კომპიუტერისთვის, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ავარია. თუმცა, სუნიანი მოწყობილობების გამოცვლა არც ისე ადრეა - დასაწყისისთვის ან უნდა ვისწავლოთ როგორ შევქმნათ გონება ასეთი მოწყობილობების მუშაობისთვის, ან, სხვათა შორის, "გაოცებული" ვივარჯიშოთ ასეთი მოწყობილობების გონებაში. რომლებიც ჩვენთვის ნაცნობია. მეორის საძირკველი უკვე ჩაიშალა - 2013 წელს ალმასზე შეიქმნა პირველი ორკუბიტიანი კვანტური კომპიუტერი სახლებით, რომელიც მუშაობს ოთახის ტემპერატურაზე. თუმცა, სამწუხაროა - დამატებითი გამოთვლები არ არის და 2 კუბური მეტრი არ არის საკმარისი გამოსათვლელად. ასე რომ, შეამოწმეთ კვანტური კომპიუტერები კიდევ უფრო და უფრო დიდხანს.

ჩვენ ვსაუბრობთ კვანტურ გამოთვლებზე, თეორიულად, თითქმის ათი წელია. თანამედროვე ტიპის მანქანები, რომლებიც იყენებენ არაკლასიკურ მექანიკას მონაცემთა პოტენციურად შეუქცევადი ვალდებულებების დასამუშავებლად, გახდა დიდი მიღწევა. მკვლევარების აზრით, მათი განხორციელება, ალბათ, ყველაზე რთული ტექნოლოგია იყო ყველა ქმნილებას შორის. კვანტური პროცესორები მოქმედებენ მატერიის ბაზაზე, რომლის შესახებაც კაცობრიობამ 100 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში იცის. ასეთი რიცხვების პოტენციალი დიდია. კვანტების ქიმერული ძალების ზრდა საშუალებას მოგვცემს დავაჩქაროთ ზრდა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ამ დროს კლასიკური კომპიუტერები ძალას აღემატება, იქნება მეტი. გალუსში კი ქიმიის და მატერიალურ მეცნიერების ნაკლებობა არ არის. ზეწოლას უოლ სტრიტიც აჩვენებს.

ინვესტიციები მომავალში

CME Group-მა ინვესტიცია მოახდინა ვანკუვერში დაფუძნებულ 1QB Information Technologies Inc.-ში, რომელიც ავითარებს კვანტური ტიპის პროგრამულ პროცესორებს. ინვესტორების აზრით, ასეთ გამოთვლებზე, სავარაუდოდ, გავლენას მოახდენს ზეწოლა, რომელიც დაკავშირებულია დროისადმი მგრძნობიარე მონაცემების დიდ ვალდებულებებთან. ასეთი კომპანიონების მაგალითია ფინანსური ინსტალაციები. Goldman Sachs-მა ინვესტიცია ჩადო D-Wave Systems-ში და In-Q-Tel დააფინანსა CIA-მ. პერშა ვიბრირებს მანქანებს, რომლებსაც „კვანტურ დაშლას“ უწოდებენ, ასე რომ, დაბალი დონის ოპტიმიზაციის ამოცანები კვანტური პროცესორის გამოყენებით სრულდება. Intel ასევე ინვესტიციას ახორციელებს ამ ტექნოლოგიაში და მზად არის მისი განხორციელება რაც შეიძლება მალე.

რა არის საჭირო?

მიზეზი, რის გამოც კვანტური გამოთვლები ასე ხარბია, მდგომარეობს მანქანური სწავლის მათ იდეალურ გაგებაში. დღესდღეობით ის არის ძირითადი დანამატი ასეთი დაავადებებისთვის. ნაწილობრივ, კვანტური კომპიუტერის იდეა არის ფიზიკური მოწყობილობის გამოყენება გადაწყვეტილებების მოსაძებნად. ეს კონცეფცია შეიძლება აიხსნას Angry Birds თამაშის გამოყენებით. გრავიტაციისა და დაკავშირებული ობიექტების ურთიერთქმედების სიმულაციისთვის, ტაბლეტის CPU იყენებს მათემატიკურ განტოლებას. კვანტური პროცესორები ამ მიდგომას სრულიად თავდაყირა აყენებენ. რამდენიმე ჩიტი "ისვრის" სუნს და აინტერესებს რა ხდება. მიკროჩიპზე იწერება ჩიტები, ყრიან, როგორია ოპტიმალური ტრაექტორია? შემდეგ მოწმდება ყველა შესაძლო გამოსავალი, ან, როდესაც ისინი მიიღებენ თავიანთ დიდ ცოდნას, ჩნდება დასკვნა. კვანტური კომპიუტერი არ არის მათემატიკოსი, მაგრამ მუშაობს ფიზიკის კანონებზე.

Როგორ მუშაობს?

ჩვენი სამყაროს მთავარი ცოცხალი ბლოკები კვანტური მექანიკაა. თუ მოლეკულებს გადავხედავთ, მიზეზი, რის გამოც სუნი იშლება და ხდება სტაბილური, არის მათი ელექტრონული ორბიტალების ურთიერთქმედება. ყველა კვანტური მექანიკური დარღვევა ხდება კანში. მათი რაოდენობა ექსპონენტურად იზრდება მოდელირებული ელექტრონების რაოდენობის მიხედვით. მაგალითად, 50 ელექტრონისთვის არის შესაძლო ვარიანტების 2 50-ე დონე. ეს ფენომენალურია, დღეს მისი გაყიდვა შეუძლებელია. ინფორმაციის თეორიის ფიზიკასთან კავშირი შეიძლება მიეთითოს ასეთი ამოცანების დასრულებამდე. 50-კუბიტიან კომპიუტერს ამის შეუძლია.

ახალი ეპოქის გარიჟრაჟი

1QBit-ის პრეზიდენტისა და თანადამფუძნებლის ლენდონ დაუნის თქმით, კვანტურ პროცესორს აქვს სუბატომური სინათლის ინტენსივობის გამოთვლა, რასაც შეიძლება დიდი მნიშვნელობა ჰქონდეს ახალი მასალების მოპოვებისთვის ან ახალი მასალების შესაქმნელად. ხდება დიზაინის პარადიგმიდან გადასვლა ახალ დიზაინზე. მაგალითად, კვანტური გამოთვლები შეიძლება გამოყენებულ იქნას კატალიზატორების მოდელირებისთვის, რომლებიც ატმოსფეროდან ნახშირბადისა და აზოტის მოპოვების საშუალებას იძლევა, რაც ხელს უწყობს გლობალური დათბობის შემცირებას.

პროგრესის წინა პლანზე

ამ ტექნოლოგიის შემქმნელების სიძლიერე კარგად არის გასაგები და აქტიურად ჩართული. გუნდები მთელს მსოფლიოში სტარტაპებში, კორპორაციებში, უნივერსიტეტებში და რუტინულ ლაბორატორიებში იქნებიან მანქანების წინა პლანზე, რომლებიც შეისწავლიან კვანტური ინფორმაციის დამუშავების სხვადასხვა მიდგომებს. ჩამარხულ იონებზე შეიქმნა უსადენო კუბიტის ჩიპები და კუბიტები, რომლებსაც ახორციელებენ მერილენდის უნივერსიტეტისა და შეერთებული შტატების სტანდარტებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტის მკვლევარები. მაიკროსოფტი ავითარებს ტოპოლოგიურ მიდგომას სახელწოდებით Station Q, რომელიც დაფუძნებულია არააბელიან ანიონზე, რომელიც ჯერ არ არის სრულად განვითარებული.

დიდი სრუტის მდინარე

და მთელი საქმე არის კობი. ბანაკი 2017 წლის ბოლოს არსებობს მთელი რიგი კვანტური ტიპის პროცესორები, რომლებსაც ნამდვილად შეუძლიათ უფრო სწრაფად იმუშაონ ვიდრე კლასიკური კომპიუტერი, ნულთან შედარებით. ეს კარგი იდეაა „კვანტური უპირატესობის“ დასამკვიდრებლად, მაგრამ ის ჯერ არ განხორციელებულა. ძალიან მინდა ვიცოდე, რომ შეიძლება სხვა ბედი დადგეს. ინსაიდერების უმეტესობა ამბობს, რომ აშკარა ფავორიტი არის Google ჯგუფი, UC სანტა ბარბარას ფიზიკის პროფესორ ჯონ მარტინთან ერთად. ეს მეტა არის გამოთვლითი უპირატესობის მიღწევა 49 კუბიტიანი პროცესორის დახმარებით. 2017 წლის თვის ბოლომდე ჯგუფმა წარმატებით გამოსცადა 22-კუბიტიანი ჩიპი, როგორც შუალედური ნაბიჯი კლასიკური სუპერკომპიუტერის დაშლის წინ.

როგორ დაიწყო ეს ყველაფერი?

ინფორმაციის დასამუშავებლად კვანტური მექანიკის გამოყენების იდეები ათეულობით წელია არსებობს. ერთ-ერთი მთავარი იდეა გაჩნდა 1981 წელს, როდესაც IBM და MIT ერთობლივად მოაწყვეს კონფერენცია ფიზიკის გამოთვლების შესახებ. ცნობილმა ფიზიკოსმა შექმნა კვანტური კომპიუტერი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კვალის მოდელირებისთვის აუცილებელია კვანტური მექანიკის მეთოდების გამოყენება. და ეს სასწაულებრივი გაპარტახება, მისი ნაშთები არც ისე მიმტევებელია. კვანტური პროცესორი მუშაობს ატომების მრავალი საოცარი ძალის - სუპერპოზიციისა და ჩახლართულობის საფუძველზე. ზოგიერთი ადამიანი შეიძლება იყოს ერთდროულად ორ ქვეყანაში. თუმცა, როცა მოკვდები, მათგან მხოლოდ ერთი გამოჩნდება. შეუძლებელია ვინმესთვის გადაცემა სანდოობის თეორიის პოზიციის გარდა. ეს ეფექტი ეფუძნება აშკარა ექსპერიმენტს შროდინგერის კატასთან, რომელიც ნაპოვნია ყუთში ერთდროულად ცოცხალი და მკვდარი, სანამ იქ მყოფი მცველი აღარ ჩანს. ყოველდღიურ ცხოვრებაში არაფერი ხდება ასე. მეოცე საუკუნის დასაწყისიდან ჩატარებული არანაკლებ 1 მილიონი ექსპერიმენტი აჩვენებს, რომ სუპერპოზიცია ეფექტურად მუშაობს. და უახლოეს მომავალში განვმარტავთ, თუ როგორ უნდა დავძლიოთ ეს კონცეფცია.

კვანტური პროცესორი: რობოტების აღწერა

კლასიკურ ბიტებს შეუძლიათ მიიღონ მნიშვნელობები 0 ან 1. თუ მათ მწკრივს გაატარებთ „ლოგიკურ კარიბჭეებში“ (I, ABO, NOT და ა.შ.), შეგიძლიათ გაამრავლოთ რიცხვები, დახატოთ სურათები და ა.შ. 1 ან განაწყენებული ღამით. თუ, ვთქვათ, 2 კუბი აირია, ისინი მთლიანად კოროზიული უნდა იყოს. კვანტური ტიპის პროცესორს შეუძლია გამოიყენოს ლოგიკური კარიბჭე. თ ხმა მაგალითად, ჰადამარდის კარიბჭე ათავსებს კუბიტს იდეალურ სუპერპოზიციაში. მას შემდეგ, რაც სუპერპოზიცია და ჩახლართულობა გაერთიანდება ინტელექტუალურად შემუშავებულ კვანტურ კარიბჭეებთან, იწყება სუბატომური გამოთვლის პოტენციალის გამოვლენა. 2 კუბიტი საშუალებას გაძლევთ თვალყური ადევნოთ 4 რიცხვს: 00, 01, 10 და 11. კვანტური პროცესორის მუშაობის პრინციპი ისეთია, რომ ნებისმიერი ლოგიკური ოპერაცია საშუალებას გაძლევთ იმუშაოთ ყველა პოზიციაზე თანმიმდევრობით. და ხელმისაწვდომი სადგურების რაოდენობა 2-ზე მეტია კუბიტების რაოდენობისთვის. ასე რომ, მას შემდეგ, რაც 50 კუბიტიანი უნივერსალური კვანტური კომპიუტერი აშენდება, თეორიულად შესაძლებელია ყველა 1,125 კვადრილიონი კომბინაციის თვალყურის დევნება ერთ საათში.

კუდიტი

რუსეთში კვანტური პროცესორი ცოტა განსხვავებულად მუშაობს. ახლახან მოსკოვის ფიზიკისა და ტექნოლოგიების ინსტიტუტმა და რუსეთის კვანტურმა ცენტრმა შექმნეს "კუბიტები", რომლებიც წარმოადგენს "ვირტუალურ" კუბიტებს სხვადასხვა "ენერგეტიკული" დონისგან.

ამპლიტუდები

კვანტური ტიპის პროცესორს აქვს უპირატესობა, რომ კვანტური მექანიკა დაფუძნებულია ამპლიტუდებზე. ამპლიტუდები უკიდურესობის მსგავსია, მაგრამ ისინი ასევე შეიძლება იყოს უარყოფითი და რთული რიცხვები. ასევე, თუ საჭიროა იდეის პოტენციალის განვითარება, შესაძლებელია მათი განვითარების სხვადასხვა ვარიანტების ამპლიტუდის შემცირება. კვანტური გამოთვლების იდეის ტესტირება ხდება ისე, რომ არასწორ მტკიცებულებამდე მიმავალ ქმედებებს აქვს მცირე დადებითი ამპლიტუდა, ხოლო მოქმედებებს აქვს უარყოფითი ამპლიტუდა და სუნი ანაზღაურებს ერთმანეთს. და ბილიკები, რომლებიც სწორ კავშირს მივყავართ, მცირე ამპლიტუდაა, რადგან ისინი ფაზაში ერთმანეთის მიყოლებით ხდება. ხრიკი ისაა, რომ თქვენ უნდა მოაწყოთ ყველაფერი ისე, რომ წინასწარ არ იცოდეთ რომელი პასუხია სწორი. ასე რომ, კვანტური მდგომარეობების ექსპონენციალური ბუნება დადებით და უარყოფით ამპლიტუდებს შორის ჩარევის პოტენციალთან ერთად არის ამ ტიპის გამოთვლის უპირატესობა.

შორის ალგორითმი

ბევრი ცოდნაა იმის შესახებ, რომ კომპიუტერის მართვა შეუძლებელია. მაგალითად, დაშიფვრა. პრობლემა მდგომარეობს იმაში, რომ არც ისე ადვილია 200-ნიშნა რიცხვის მარტივი მამრავლების ცოდნა. თუ ლეპტოპი მუშაობს მოწინავე პროგრამული უზრუნველყოფით, შეიძლება დაგჭირდეთ შედეგების შემოწმება პასუხის გასარკვევად. უფრო მეტიც, კვანტურ გამოთვლებში კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ეტაპი იყო ალგორითმი, რომელიც გამოქვეყნდა 1994 წელს პიტერ შორის მიერ, ამჟამად MIT-ის მათემატიკის პროფესორი. გავრცელებულია მოსაზრება, რომ ეს მეთოდი ეფუძნება კვანტური კომპიუტერის გამოყენებას, რომელიც აქამდე არასდროს არსებობდა. არსებითად, ალგორითმი ირჩევს ოპერაციებს, რომლებიც მითითებულია ტერიტორიაზე სწორი შეყვანით. Advent Fate Shor არის მოწყალების კვანტური კორექტირების არასწორი მეთოდი. ბევრი აცნობიერებს, რომ ეს არის გაანგარიშების ალტერნატიული მეთოდი, რომელიც ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება უფრო რთული იყოს. შემდეგ ფიზიკოსების მხრიდან გაიზარდა ინტერესი კუბიტებისა და მათ შორის ლოგიკური კარიბჭის შემუშავების მიმართ. I ღერძი, ორი ათეული წლის შემდეგ, კაცობრიობა სრულფასოვანი კვანტური კომპიუტერის შექმნის ზღვარზეა.

ბოლო ათი წლის განმავლობაში კომპიუტერები სწრაფად განვითარდა. სინამდვილეში, ერთი თაობის მეხსიერების ფარგლებში, ისინი გადავიდნენ მოცულობითი ნათურებიდან, რომლებიც დიდ სივრცეებს ​​იკავებენ მინიატურულ ტაბლეტებზე. მეხსიერება და სითხე სწრაფად გაიზარდა. როცა დადგება მომენტი, როცა პრობლემები გაჩნდა, ზედმეტად დატვირთული ყოველდღიური კომპიუტერების ხელის შეწვა შეუძლებელია.

რა არის კვანტური კომპიუტერი?

ახალი ამოცანების გაჩენამ, ძირითადი კომპიუტერების კონტროლის მიღმა, აიძულა ახალი შესაძლებლობების ძიება. და როგორც ძირითადი კომპიუტერების ალტერნატივა, გამოჩნდა კვანტური. კვანტური კომპიუტერი არის გამოთვლითი ტექნოლოგია, რომელიც დაფუძნებულია კვანტური მექანიკის ელემენტებზე. კვანტური მექანიკის ძირითადი პრინციპები ჩამოყალიბდა გასული საუკუნის დასაწყისში. ამ გარეგნობამ საშუალება მოგვცა აღმოვაჩინეთ ფიზიკის მდიდარი ცოდნა, რომელიც კლასიკური ფიზიკის ამონახსნებში იყო ნაპოვნი.

მიუხედავად იმისა, რომ კვანტების თეორია უკვე არსებობს კიდევ ერთი საუკუნის განმავლობაში, ის, როგორც ადრე, დაკარგულია ფაშისტების ძალიან მცირე ნაწილისთვის. და ეს არის კვანტური მექანიკის რეალური შედეგები, რაც უკვე ვნახეთ - ლაზერული ტექნოლოგია, ტომოგრაფია. და ბოლოს, გასული საუკუნის ბოლოს, კვანტური გამოთვლების თეორია გამოკვეთა რადიანმა ფიზიკოსმა მანინმა. ხუთი წლის განმავლობაში დევიდ დოიჩმა მიიღო კვანტური მანქანის იდეა.

რა არის კვანტური კომპიუტერი?

თუმცა, იდეების შერწყმა ნაკლებად მიმტევებელი იყო. დროდადრო ვრცელდება ინფორმაცია იმის შესახებ, რომ შეიქმნა კვანტური კომპიუტერი. საინფორმაციო ტექნოლოგიების გიგანტები მუშაობენ ასეთი გამოთვლითი ტექნოლოგიის განვითარებაზე:

1. D-Wave არის კომპანია კანადიდან, რომელმაც პირველმა გამოუშვა დიდი კვანტური კომპიუტერები. ტიმს, არანაკლებ, აინტერესებს, რამდენად არის სინამდვილეში კვანტური კომპიუტერები და რა უპირატესობებს ანიჭებენ ისინი.
2. IBM-მა შექმნა კვანტური კომპიუტერი და გახსნა ახალი წვდომა ინტერნეტის მომხმარებლებისთვის კვანტური ალგორითმების ექსპერიმენტებისთვის. 2025 წლისთვის კომპანია პრაქტიკულ მოთხოვნებზე დაფუძნებული მოდელის შექმნას გეგმავს.
3. Google-მა გამოაცხადა ახალი კომპიუტერის გამოშვება, რომელიც შექმნილია ძირითადი კომპიუტერების კვანტური წინსვლისთვის.
4. U travni 2017 რ. შანხაიში ჩინელმა მეცნიერებმა განაცხადეს, რომ შექმნეს მსოფლიოში ყველაზე მძლავრი კვანტური კომპიუტერი, რომელიც ანალოგებს სიგნალის დამუშავების სიხშირით 24-ჯერ აღემატება.
5. ლიპნიში 2017 რ. მოსკოვის კვანტური ტექნოლოგიების კონფერენციაზე გამოცხადდა, რომ შეიქმნა 51 კუბიტიანი კვანტური კომპიუტერი.

რით განსხვავდება კვანტური კომპიუტერი კვანტური კომპიუტერისგან?

კვანტური კომპიუტერის ფუნდამენტური მნიშვნელობა გამოთვლის პროცესისადმი მიდგომაში.

1. ძირითადი პროცესორის შემთხვევაში, ყველა გამოთვლა მოხდება ბიტების ბალანსის საფუძველზე, როგორიცაა 1 და 0 ორი ეტაპისთვის, ამრიგად, მთელი სამუშაო შემოიფარგლება მონაცემთა დიდი რაოდენობით ანალიზით მოცემული გონება. კვანტური კომპიუტერის საფუძველია კუბიტები (კვანტური ბიტები). მისი თავისებურებაა 1, 0, ასევე ერთდროულად 1 და 0 ყოფნის შესაძლებლობა.
2. კვანტური კომპიუტერის შესაძლებლობები საგრძნობლად იზრდება, რადგან აღარ არის საჭირო უპიროვნობის შუაგულში ჩხუბი. ამ შემთხვევაში ტიპი შეირჩევა აშკარა ვარიანტებიდან ყველაზე ხშირი ალბათობით.

ახლა საჭიროა კვანტური კომპიუტერი?

კვანტური კომპიუტერის პრინციპი, საკმარისი სანდოობითა და ხელმისაწვდომობით გადაწყვეტის არჩევის მოტივაცია, დღევანდელ კომპიუტერებთან შედარებით ბევრჯერ ნაკლებ გამოსავალს წარმოადგენს და მისი განვითარების მიზნებს ნიშნავს. ამ ტიპის გამოთვლითი ტექნოლოგიის გამოჩენამდე კრიპტოგრაფები ტურბულენტურები არიან. კვანტური კომპიუტერის შესაძლებლობებიდან გამომდინარე, პაროლების გამოთვლა მარტივია. ამრიგად, რუსი-ამერიკელი მეცნიერების მიერ შექმნილ ყველაზე მძლავრ კვანტურ კომპიუტერს შეუძლია სხვა დაშიფვრის სისტემების გასაღებების მოძიება.

კვანტური კომპიუტერების ყველაზე მნიშვნელოვანი აპლიკაციები დაკავშირებულია ელემენტარული ნაწილაკების ქცევასთან, გენეტიკას, ჯანდაცვის, ფინანსურ ბაზრებს, ვირუსებისგან დაცვას, ხელოვნურ ინტელექტს და სხვა.

Yak vlashtovani კვანტური კომპიუტერი?

კვანტური კომპიუტერის მოქმედება ეფუძნება შენახულ კუბიტებს. როგორ განიხილება ამჟამად კუბიტების ფიზიკური მეცნიერება:

• რგოლები ზეგამტარებით მხტუნავებით, განსხვავებულად სწორი შტრიხით;
• ატომების ირგვლივ ლაზერული ცვლილებების შემოდინების ქვეშ;
• იონები;
• ფოტონი;
• მუშავდება გამტარი ნანოკრისტალების გამოყენების ვარიანტები.

კვანტური კომპიუტერი - რობოტული პრინციპი

ვინაიდან კლასიკური კომპიუტერი მნიშვნელოვანია რობოტისთვის, ელექტროენერგიის მიწოდება, ისევე როგორც კვანტური კომპიუტერი, არ არის ადვილი შესატყვისი. კვანტური კომპიუტერის მუშაობის აღწერა ემყარება ორ სიტყვას, რომლებიც უმრავლესობისთვის არც თუ ისე ნათელია:

• სუპერპოზიციის პრინციპი– ენა კუბიტების შესახებ, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ერთდროულად 1 და 0 პოზიციებზე. ეს საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ რამდენიმე რამ ერთდროულად, ვიდრე დაალაგოთ ოფციები, რაც იძლევა დიდ მოგებას საათში;
• კვანტური დაბნეულობა- ა.აინშტაინის მიერ განსაზღვრული ფენომენი, რომელიც მოიცავს ორი ნაწილაკების ურთიერთდაკავშირებას. მარტივი სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ ნაწილაკს აქვს დადებითი სპირალი, მაშინ მეორე მიიღებს დადებით სპირალს. ასეთი ურთიერთქმედება ხდება სიტუაციის მიუხედავად.

ვინ არის ვინაიშოვის კვანტური კომპიუტერი?

კვანტური მექანიკის საფუძველი გასული საუკუნის დასაწყისში ჰიპოთეზის სახით ჩამოყალიბდა. მისი კავშირების განვითარება ისეთ ბრწყინვალე ფიზიკოსებთან, როგორებიც არიან მაქს პლანკი, ა. აინშტაინი, პოლ დირაკი. 1980 წელს იუ ანტონოვმა გააცნო კვანტური გამოთვლების შესაძლებლობის იდეა. შემდეგ კი რიჩარდ ფაინმანმა თეორიულად შექმნა პირველი კვანტური კომპიუტერი.

კვანტური კომპიუტერების განვითარება განვითარების ეტაპზეა და მნიშვნელოვანია გავითვალისწინოთ რისთვის აშენებთ კვანტურ კომპიუტერს. სრულიად ნათელია, რომ ამის დაუფლება პირდაპირ მოუტანს ადამიანებს ახალი შეხედულებების სიმდიდრეს მეცნიერების ყველა სფეროდან, საშუალებას მისცემს მათ ჩახედონ მიკრო და მაკრო სამყაროში და გაიგონ მეტი გონებისა და გენეტიკაზე.

2017 წლის 29 იანვარი

ნაკლებად გავრცელებული სიტყვებისთვის, "კვანტური კომპიუტერი" მსგავსია "ფოტონური ძრავის", მაგრამ ის კიდევ უფრო რთული და ფანტასტიკურია. ამის შესახებ ახალ ამბებში ვკითხულობ – „კვანტური კომპიუტერი იყიდება ვისაც უნდა“. გასაოცარია, რომ ამ ვირუსის პირობებში ისინი ახლა აცხადებენ პატივისცემას რაღაცის მიმართ და რატომ არის ეს უბრალოდ ყალბი?

მოდი უფრო დეტალურად გადავხედოთ მოხსენებას...

როგორ დასრულდა ეს ყველაფერი?

მხოლოდ 1990-იანი წლების შუა ხანებამდე დამკვიდრდა კვანტური კომპიუტერებისა და კვანტური გამოთვლის თეორია, როგორც ახალი კონცეფცია მეცნიერებაში. როგორც ადამიანი, რომელსაც ხშირად აქვს შესანიშნავი იდეები, ძნელია პირველი ხელის დანახვა. ცხადია, პირველი, ვინც შეაფასა კვანტური ლოგიკის განვითარების შესაძლებლობა, იყო უგრიკი მათემატიკოსი ი. ფონ ნოიმანი. თუმცა, იმ დროს იქმნებოდა არა კვანტური, არამედ ძირითადი, კლასიკური, კომპიუტერები. და დარჩენილი ძირითადი ძალების გაჩენით, გამოჩნდა ახალი ელემენტების (ტრანზისტორები და შემდეგ ინტეგრირებული სქემები) განვითარება და არა ფუნდამენტურად განსხვავებული გამოთვლითი მოწყობილობების შექმნაზე.

1960-იან წლებში ამერიკელ ფიზიკოსს რ. ლანდაუერს, რომელიც მუშაობდა IBM კორპორაციაში, სურდა გაეზარდა სამეცნიერო სამყაროს პატივისცემა მათთვის, ვინც გამოთვლა ყოველთვის ფიზიკური პროცესია და, შესაბამისად, შეუძლებელია ჩვენი გამოთვლების საზღვრების გაგება. შესაძლებლობები, დაკონკრეტება რა ფიზიკურ განხორციელებას ეუბნება სუნი. სამწუხაროა, რომ იმ დროს, მეცნიერებს შორის, მათ დაიწყეს გაანგარიშება, როგორც აბსტრაქტული ლოგიკური პროცედურა, როგორც მათემატიკოსები და არა ფიზიკოსები.

მზარდი კომპიუტერების სამყაროში, რომლებიც ეხებოდნენ კვანტურ ობიექტებს, გაცნობიერებული იქნა რევოლუციური სისტემის განვითარების სრულად განვითარების პრაქტიკული შეუძლებლობის შესახებ, რომელიც შედგება მხოლოდ რამდენიმე ათეული ნაწილისგან, რომლებიც ურთიერთქმედებენ იქ, მაგალითად, მოლეკულები. მეთანი (CH4). ახსნილია, რომ დასაკეცი სისტემის სრული აღწერისთვის აუცილებელია კომპიუტერის მეხსიერებაში შეინახოს ცვალებადი, ე.წ. ვინიკლა პარადოქსული ვითარებაა: ევოლუციის ისტორიის ცოდნა, საკმარისი სიზუსტით ნაწილაკების ურთიერთქმედების ყველა პოტენციალი სათითაოდ და სისტემის კობ წისქვილი, მათი მომავლის გამოთვლა პრაქტიკულად შეუძლებელია, რადგან სისტემა ვითარდება. 30 ელექტრონი პოტენციურ ჭაში, ხოლო ნორმალურ მდგომარეობაში არის სუპერკომპიუტერი ოპერატიული მეხსიერებით, ბიტების რაოდენობა უდრის ატომების რაოდენობას სამყაროს ხილულ რეგიონში (!). და ამავდროულად, ასეთი სისტემის დინამიკის მონიტორინგისთვის, შეგიძლიათ უბრალოდ მოაწყოთ ექსპერიმენტი 30 ელექტრონით, განათავსოთ ისინი მოცემულ პოტენციალზე და კობ წისქვილზე. ადგილზე ზოკრემა, დიდი პატივისცემით, რუსი მათემატიკოსი ი. მანინი, რომელმაც 1980-იან წლებში აღნიშნა კვანტური გამოთვლითი მოწყობილობების თეორიის შემუშავების აუცილებლობაზე. 1980-იან წლებში ამ პრობლემას შეეხო ამერიკელი ფიზიკოსი პ.ბენევი, რომელმაც ნათლად აჩვენა, რომ კვანტური სისტემის გამოთვლა შესაძლებელია, ისევე როგორც ინგლისელმა მეცნიერმა დ. დოიჩმა, რომელმაც თეორიულად შექმნა უნივერსალური კვანტური კომპიუტერი, რომელიც გადააჭარბებდა კლასიკურს. ანალოგი.

ნობელის პრემიის ლაურეატი ფიზიკაში რ.ფეინმანმა დიდი ყურადღება დაუთმო კვანტური კომპიუტერების განვითარების პრობლემას. მისი ავტორიტეტული მიმართვის წყალობით არაერთხელ გაიზარდა ფაკივტების რიცხვი, რომლებმაც პატივისცემა მოიპოვეს კვანტური გამოთვლების მიმართ.

შორის ალგორითმის საფუძველი: კუბიტების რაოდენობის შენახვა შესაძლებელია საათში)

და მაინც, დიდი ხნის განმავლობაში შეუძლებელი გახდა იმის გაგება, თუ როგორ არის შესაძლებელი კვანტური კომპიუტერის ჰიპოთეტური გამოთვლის მეთოდის გამოყენება პრაქტიკული ამოცანების დასაჩქარებლად. 1994 წელს ამერიკელმა მათემატიკოსმა, Lucent Technologies-ის (აშშ) მეცნიერმა P. Shore-მა შთააგონა სამეცნიერო სამყარო კვანტური ალგორითმის შეთავაზებით, რომელიც იძლევა დიდი რიცხვების სწრაფი ფაქტორიზაციის საშუალებას (რომლის მნიშვნელობა უკვე იყო ნახსენები შესავალში). თანამედროვე კლასიკურ მეთოდებთან შედარებით, შორის კვანტური ალგორითმი იძლევა ბევრად უფრო სწრაფ გამოთვლებს და რაც უფრო მაღალია რიცხვი, რომელიც ფაქტორდება, მით მეტია მოგება ფასზე. შვედური ფაქტორიზაციის ალგორითმი ხდება დიდი პრაქტიკული ინტერესი სხვადასხვა სადაზვერვო სააგენტოსთვის, რადგან მათ დააგროვეს დაშიფრული შეტყობინებების ბანკები.

1996 წელს, შორის კოლეგამ Lucent Technologies-ში, ლ. გროვერმა, გაავრცელა კვანტური ძიების ალგორითმი უწესრიგო მონაცემთა ბაზაში. (ასეთი მონაცემთა ბაზის მაგალითია სატელეფონო წიგნი, რომელშიც აბონენტების სახელები დალაგებულია არა ანბანის მიხედვით, არამედ თანმიმდევრობით.) რიცხვით ვარიანტებს შორის ოპტიმალური ელემენტის არჩევის ამოცანა ხშირად უფრო რთული ხდება ეკონომიურ, სამხედრო, საინჟინრო განყოფილებები, კომპიუტერულ თამაშებში. Grover-ის ალგორითმი საშუალებას იძლევა არა მხოლოდ დააჩქაროს ძიების პროცესი, არამედ გაზარდოს პარამეტრების რაოდენობა დაახლოებით ორჯერ, რათა უზრუნველყოს ოპტიმალურის შერჩევა.

კვანტური კომპიუტერების რეალურ შექმნას, ცხადია, დაჩრდილა ერთი სერიოზული პრობლემა - პრობლემები და პრობლემები. მარჯვნივ არის ის, რომ იგივე რევანდი ცვლის კვანტური გამოთვლების პროცესს, ვიდრე კლასიკური, ბევრად უფრო ინტენსიურად.

მარტივი სიტყვებით რომ ვთქვათ, მაშინ: " კვანტური სისტემა შედეგს იძლევა მხოლოდ სამართლიანობითა და სისწორით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ გამოვთვლით 2+2, მაშინ 4 ნაკლებად ზუსტი იქნება. ზუსტად 4-ს არ წაართმევთ არცერთს. ამ პროცესორის ლოგიკა საერთოდ არ ჰგავს ძირითად პროცესორს.

არსებობს წინასწარ განსაზღვრული სიზუსტით შედეგის გაუმჯობესების მეთოდები, ბუნებრივია, გაზრდილი მანქანის საათის ხარჯებით.
ამ განსაკუთრებულობაზე მიუთითებს დავალების გადაჭარბება. ეს ფუნქცია არ არის რეკლამირებული და საზოგადოებას აქვს შთაბეჭდილება, რომ კვანტური კომპიუტერი, რომელიც ასევე არის ძირითადი კომპიუტერი (იგივე 0 და 1), მხოლოდ იაფი და ძვირია. Ასე არა.

ასე რომ, კიდევ ერთხელ - კვანტური კომპიუტერისთვის და ზოგადად კვანტური გამოთვლისთვის, განსაკუთრებით კვანტური გამოთვლის "სირთულისა და სიჩქარის" დასაძლევად - განსაკუთრებული საჭიროებებია, განსაკუთრებით კვანტური გამოთვლის სპეციფიკისთვის, ფრაგმენტირებული ალგორითმები და მოდელები. მაშასადამე, კვანტური კომპიუტერის სტაგნაციის სირთულე არ არის მხოლოდ აშკარა „კულმინაციაში“, არამედ ახალი ტექნიკის შემუშავებაში, რომლებიც ჯერ კიდევ არ არის სტაგნაცია. "

ახლა კი ისევ გადავიდეთ კვანტური კომპიუტერის პრაქტიკულ განხორციელებაზე: კომერციული 512 კუბიტიანი D-Wave პროცესორი საკმაოდ დიდი ხანია გაყიდვაშია!!!

ღერძი, თითქოს სწორი უფსკრული იყო! და არანაკლებ ავტორიტეტული ჟურნალის Physical Review-ს ცნობილი კვლევების ჯგუფი ადასტურებს, რომ D-Wave-მა მართლაც გამოავლინა კვანტური აგრეგაციის ეფექტი.

როგორც ჩანს, ამ მოწყობილობას აქვს უფლება ეწოდოს ნამდვილი კვანტური კომპიუტერი, არქიტექტურულად იგი სრულად იძლევა კუბიტების რაოდენობის გაზრდის საშუალებას და, შესაბამისად, არსებობს მომავლის შესანიშნავი პერსპექტივები... (T. , 021041 (201 4) ) (http://dx .doi.org/10.1103/PhysRevX.4.021041))

თუმცა, ცოტა მოგვიანებით, არანაკლებ ავტორიტეტული ჟურნალის Science-ის ცნობილი მეცნიერების სხვა ჯგუფმა, რომელიც სწავლობდა იგივე D-Wave გამოთვლით სისტემას, შეაფასა იგი პრაქტიკული გზით: რამდენად კარგია ეს მოწყობილობა მისი გამოთვლების ფუნქციებში. ტესტების ეს ჯგუფი ისევე ზედმიწევნით და საფუძვლიანად აჩვენებს, რომ რეალურ ცხოვრებაში გადამოწმების ტესტებში, რომ D-Wave კვანტური კომპიუტერი ოპტიმალურად შეეფერება ამ დიზაინს და დიდად არ აძლიერებს ბაზრის სიჩქარეს ძირითადი კომპიუტერები, კლასიკური. (T.F. Ronnow, M. Troyer et al. Defining and detecting quantum speedup. SCIENCE, Jun 2014 Vol. 344 #6190 (http://dx.doi.org/10.1126/science.1252319))

ფაქტობრივად, დრო არ იყო ძვირადღირებული, მაგრამ არა სპეციალიზებული „მომავლის აპარატისთვის“, რათა გამოეჩინა თავისი კვანტური უპირატესობა. წინააღმდეგ შემთხვევაში, როგორც ჩანს, დიდი ეჭვის ქვეშ, ასეთი მოწყობილობის აგების ღირებულება ძალიან ძვირია.
ვარაუდები ასეთია: ამავდროულად, სამეცნიერო საზოგადოებას უკვე აქვს ბევრი ეჭვი, რომ D-Wave კომპიუტერული პროცესორი რეალურად წარმოქმნის რობოტულ ელემენტებს კუბიტებს შორის რეალურ კვანტურ ეფექტებზე დაყრდნობით.

Ale (და არა ძალიან სერიოზულად ALE) D-Wave პროცესორის დიზაინის ძირითადი მახასიათებლები ისეთია, რომ ფაქტობრივი მუშაობის დროს, მთელი მისი კვანტური ფიზიკა არ იძლევა იგივე ოდენობას, როგორც მძიმე კომპიუტერი. ასე რომ, არსებობს სპეციალური უსაფრთხოების პროგრამა, რომელიც მორგებულია ოპტიმიზაციის ამოცანებზე.

როგორც ჩანს, უფრო მარტივია, არა მხოლოდ დიდი ხნის განმავლობაში, რადგან მათ შეამოწმეს D-Wave, მათ ჯერ კიდევ ვერ მიაღწიეს სასურველ რეალურ მიზანს, სადაც კვანტურ კომპიუტერს შეეძლო გამოეჩინა თავისი გამოთვლითი უპირატესობა, მაგრამ თავად მწარმოებელმა კომპანიამ არ იცის, რომ შეიძლება იყოს პრობლემა...

ყველაფერი მარჯვნივ ეფუძნება 512 კუბიტიანი D-Wave პროცესორის დიზაინის მახასიათებლებს, რომელიც შედგება 8 კუბიტიანი ჯგუფებისგან. ამ შემთხვევაში, 8 კუბიტიანი ამ ჯგუფების შუაში, ისინი ყველა პირდაპირ დაკავშირებულია ერთმანეთთან და ამ ჯგუფებს შორის ღერძი კიდევ უფრო სუსტია (იდეალურად, პროცესორის ყველა კუბიტი პასუხისმგებელია უშუალოდ ერთმანეთთან კომუნიკაციაზე). ეს, რა თქმა უნდა, საგრძნობლად ამცირებს კვანტური პროცესორის სირთულეს... ALE, კიდევ ბევრი პრობლემა იზრდება, რომელიც მთავრდება კრიოგენურ აღჭურვილობაში, რომლის ფუნქციონირებაც ძალიან ძვირია, რომელიც აგრილებს წრეს ასეთ ტემპერატურამდე.

რა უნდა ვიქადაგოთ ახლა?

კანადურმა კომპანია D-Wave-მა გამოაცხადა კვანტური კომპიუტერის D-Wave 2000Q გაყიდვის დაწყება, რომელიც გამოცხადდა გასულ გაზაფხულზე. მურის კანონის ანალოგის მიხედვით, იმისდა მიხედვით, თუ რამდენი ტრანზისტორი არის დაკავშირებული ინტეგრირებულ წრეში ერთმანეთთან, D-Wave-მა მოათავსა 2048 კუბური მეტრი CPU-ზე (კვანტური დამუშავების მოწყობილობა). ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში CPU-ზე კუბიტების რაოდენობის ზრდის დინამიკა ასე გამოიყურება:

2007 — 28
…
— 2013 — 512
— 2014 — 1024
— 2016 — 2048.

უფრო მეტიც, ტრადიციული პროცესორების, CPU-ების და GPU-ების გარდა, კუბიტების ქვეომს თან ახლავს პროდუქტიულობის არა 2-ჯერ, არამედ 1000-ჯერ ზრდა. კომპიუტერზე დაყრდნობით, რომელსაც აქვს ტრადიციული არქიტექტურა და კონფიგურაცია, როგორიცაა ერთბირთვიანი CPU და 2500 ბირთვიანი GPU, სიჩქარის კოდში სხვაობა ხდება 1000-დან 10000-ჯერ. ყველა ეს რიცხვი საოცრად შეურაცხმყოფელია და კიდევ უფრო უარესი.

უპირველეს ყოვლისა, D-Wave 2000Q არის ძალიან ძვირი - $15 მილიონი ღირს მძიმე და დასაკეცი მოწყობილობა. ეს ტვინზე მომუშავე პროცესორი ფერადი ლითონისგან, სახელად ნიობიუმი, ზეგამტარული სიმძლავრე (აუცილებელია კვანტური კომპიუტერებისთვის) იყინება ვაკუუმში აბსოლუტურ ნულთან ახლოს 15 მილიკელვინზე დაბალ ტემპერატურაზე (ფასი 180-ჯერ დაბალია ვიდრე ტემპერატურა ღია სივრცეში).

ასეთი უკიდურესად დაბალი ტემპერატურის შენარჩუნებას დასჭირდება დიდი რაოდენობით ენერგია, 25 კვტ. მაგრამ მაინც, ეს 100-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე ტრადიციული სუპერკომპიუტერების პროდუქტიულობა. ასე რომ, D-Wave 2000Q-ის პროდუქტიულობა შენახულ ენერგიაზე 100-ჯერ მეტია. როგორც კი კომპანიები მოახერხებენ თავიანთი „მურის კანონის“ დაცვას, მაშინ მათ უახლეს კომპიუტერებში განსხვავება გაიზრდება გეომეტრიულ პროგრესში და ენერგიის დაზოგვაში მსოფლიოში.

პირველ რიგში, კვანტურ კომპიუტერებს აქვთ ძალიან კონკრეტული დანიშნულება. D-Wave 2000Q კონტროლერი საუბრობს ე.წ. ადიაბატური კომპიუტერები და კვანტური ნორმალიზაციის პრობლემების გადაჭრა. სუნი, ზოკრემა, ბრალი შემდეგ სფეროებში:

მანქანათმცოდნეობა:

სტატისტიკური ანომალიების იდენტიფიცირება
- ამ მოდელების ცოდნა
- სურათების და სურათების ამოცნობა
- ნეიროფუზია ტრენინგი
- პროგრამული უზრუნველყოფის უსაფრთხოების შემოწმება და დადასტურება
- არასტრუქტურირებული მონაცემების კლასიფიკაცია
- დეფექტების დიაგნოსტიკა სქემაში

უსაფრთხოება და დაგეგმვა

ვირუსების იდენტიფიკაცია და ბოროტი ზომები
— რესურსების განაწილება და ოპტიმალური გზების მოძიება
- უპიროვნების მიკუთვნების მნიშვნელობა
- ავტორიტეტული გრაფიკის ანალიზი
- მთელი რიცხვების ფაქტორიზაცია (დანერგილია კრიპტოგრაფიაში)

ფინანსური მოდელირება

ბაზრის არასტაბილურობის დემონსტრირება
- სავაჭრო სტრატეგიების შემუშავება
- სავაჭრო ტრაექტორიების ოპტიმიზაცია
- აქტივების ფასების და ჰეჯირების ოპტიმიზაცია
- პორტფელის ოპტიმიზაცია

ჯანდაცვა და მედიცინა

შახრაისტოს გამოვლენა (საუბარია ჯანმრთელობის დაზღვევაზე)
- მიზნობრივი („მოლეკულურად მიზნობრივი“) წამლის თერაპიის გენერაცია
- კიბოს მკურნალობის ოპტიმიზაცია რადიოთერაპიის გამოყენებით
- ცილის მოდელების შექმნა.

D-Wave 2000Q-ის პირველი მყიდველი იყო კომპანია TDS (Temporal Defense Systems), რომელიც დაკავებული იყო კიბერუსაფრთხოებით. ზოგიერთი კომპანია, რომელიც იყენებს D-Wave-ის პროდუქტებს, მოიცავს Lockheed Martin-ს, Google-ს, NASA-ს Ames Post-Secondary Center-ს, კალიფორნიის უნივერსიტეტს და Los Alamos-ის ეროვნულ ლაბორატორიას აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტში.

ამრიგად, საუბარია იშვიათ (D-Wave ერთადერთი კომპანიაა მსოფლიოში, რომელიც აწარმოებს კვანტური კომპიუტერების კომერციულ ვერსიებს) და ძვირადღირებულ ტექნოლოგიაზე ვიწრო და სპეციფიკური აპლიკაციებით. თუ ზრდის და პროდუქტიულობის ტემპი უფრო გამოხატული გახდება და თუ ეს დინამიკა შენარჩუნდება, მაშინ D-Wave-ის ადიაბატური კომპიუტერები (გარკვეულ დრომდე შეიძლება სხვა კომპანიებიც შეუერთდნენ) მალე შეძლებენ ჩვენს შემოწმებას მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების მეშვეობით. განსაკუთრებით საინტერესოა კვანტური კომპიუტერების კავშირი ისეთ პერსპექტიულ ტექნოლოგიასთან, რომელიც სწრაფად ვითარდება, როგორც ხელოვნური ინტელექტი - მით უმეტეს, რომ ისეთი ავტორიტეტული მეცნიერი, როგორიც არის ენდი რუბინი, შეუძლია პერსპექტივის უზრუნველყოფა.

ასე რომ, გამოსვლამდე თქვენ იცოდით, რომ IBM-მა ინტერნეტის მომხმარებლებს საშუალება მისცა შეუფერხებლად დაუკავშირდნენ მის მიერ შექმნილ უნივერსალურ კვანტურ კომპიუტერს და ექსპერიმენტები ახორციელებდნენ კვანტურ ალგორითმებს. ამ მოწყობილობას არ მოუწევს ფიქრი პირადი გასაღებით კრიპტოგრაფიული სისტემების გაფუჭებაზე, წინააღმდეგ შემთხვევაში IBM გეგმავს ამის გაკეთებას, როდესაც დასაკეცი კვანტური კომპიუტერების გამოჩენა უკვე ახლოს იქნება.

კვანტურ კომპიუტერს, რომელზეც IBM-მა მოიპოვა წვდომა, აქვს ხუთი კუბიტი: ერთი მუშაობდა მონაცემებთან, ხოლო ხუთი გამოიყენებოდა შეცდომების გამოსასწორებლად გამოთვლის საათში. შეწყალების გამოსწორება სრულიად ახალი სიახლეა, რაზეც ჩვენი გამომცემლები წერენ. თქვენ შეძლებთ აპატიოთ კუბიტების გაზრდილი რაოდენობა მომავლიდან.

IBM ხაზს უსვამს, რომ მისი კვანტური კომპიუტერი უნივერსალურია და მისი გამოყენება შესაძლებელია კვანტური ალგორითმების შესაქმნელად. ეს მოიცავს ადიაბატურ კვანტურ კომპიუტერებს, რომლებიც შემუშავებულია D-Wave კომპანიის მიერ. ადიაბატური კვანტური კომპიუტერები შექმნილია ფუნქციების ოპტიმალური გადაწყვეტილებების მოსაძებნად და არ არის შესაფერისი სხვა მიზნებისთვის.

მნიშვნელოვანია, რომ უნივერსალური კვანტური კომპიუტერები საშუალებას მოგცემთ შეასრულოთ ამოცანები, რომლებიც შეუძლებელია ძირითადი კომპიუტერებისთვის. ასეთი ამოცანის ყველაზე პოპულარული მაგალითია რიცხვების დაშლა მარტივ მამრავლებად. საბაზისო კომპიუტერს, თუნდაც შვედურს, სჭირდება ასობით რესურსი დიდი ზომის მარტივი მამრავლების მოსაძებნად. კვანტურ კომპიუტერს შეუძლია ამოიცნოს ისინი შორის ალგორითმის გამოყენებით რაც შეიძლება სწრაფად, რადგან ის ამრავლებს მთელ რიცხვებს.

რიცხვების მარტივ მულტიპლიკატორებად სწრაფად დაშლის შეუძლებლობა არის კრიპტოგრაფიული სისტემების საფუძველი კერძო გასაღების გამოყენებით. როგორც კი ამ ოპერაციის დაქვეითება დაიწყება იმ სიჩქარემდე, რომელსაც კვანტური ალგორითმები გვპირდებიან, მაშინ ამჟამინდელი კრიპტოგრაფიის უმეტესობა დავიწყებული იქნება.

IBM კვანტურ კომპიუტერზე შეგიძლიათ აწარმოოთ Shor-ის ალგორითმი, მაგრამ კუბიტების რაოდენობა არ გაიზრდება და ღირებულება შეზღუდული იქნება. მომდევნო ათი წლის განმავლობაში სიტუაცია შეიცვლება. 2025 წლისთვის IBM გეგმავს კვანტური კომპიუტერის შექმნას, რომელსაც ექნება ორმოცდაათიდან ასამდე კუბი. ფახივტების აზრით, უკვე ორმოცდაათი წყრთაში კვანტურ კომპიუტერებს შეუძლიათ პრაქტიკული ამოცანების შესრულება.

ცოტა მეტი კომპიუტერული ტექნოლოგიების შესახებ: წაიკითხეთ როგორ, და ღერძი და რა არის შესაძლებელი და რისთვის არის ის