Pengkomputeran komputer membantu kita melakukan apa yang tidak kita inginkan atau tidak boleh dilakukan terutamanya kerana kerumitan, kerana kemungkinan kesilapan sukarela, dan kerana masa. Sebagai contoh, meningkatkan nombor ke tahap ke-128 dalam minda.

Tujuan dan penggunaan komputer kuantum.

Apakah komputer kuantum?

Komputer kuantum paling berkuasa (QC) adalah - atau, sebaliknya, akan - satu mekanisme yang sama sekali berbeza, berbeza dengan segala yang pernah dicipta oleh manusia. Pelayan yang paling berkuasa hari ini kelihatan seperti sebahagian kecil daripada apa yang komputer kuantum sepenuhnya dapat dilakukan pada akhirnya.

Secara ringkas, matlamat penyelidikan dalam bidang pengkomputeran kuantum adalah untuk mengetahui cara mempercepat pelaksanaan arahan gelombang panjang. Adalah salah untuk mengatakan bahawa CC menjalankan program lebih cepat daripada pelayan PC atau x86. "Program" untuk QC adalah pesanan pengekodan yang sama sekali berbeza daripada yang sedia ada untuk pemproses binari. Selepas kelahiran komputer, pengiraan fizikal yang kompleks telah dilakukan, yang pada tahun 1940-an membantu Amerika Syarikat membuat bom atom. Selepas ciptaan transistor, dimensi sistem ini dikurangkan dengan ketara. Kemudian datang idea pemproses selari bekerja pada tugas secara serentak.

Pengkomputeran kuantum hanyalah langkah seterusnya. Terdapat banyak masalah yang memerlukan komputer moden untuk menyelesaikannya, sebagai contoh, menyelesaikan sistem persamaan linear, mengoptimumkan parameter untuk vektor sokongan, mencari jalan terpendek melalui seksyen sewenang-wenang atau mencari senarai yang tidak tersusun. Ini adalah masalah yang cukup abstrak sekarang, tetapi jika anda mengetahui sedikit tentang algoritma atau pengaturcaraan, anda dapat melihat betapa bergunanya ini. Sebagai contoh, pemproses grafik (GPU) telah dicipta untuk tujuan tunggal membuat segitiga dan kemudian menggabungkannya ke dunia dua atau tiga dimensi. Dan kini Nvidia adalah syarikat bilion dolar. Adakah terdapat sebarang teknologi pengkomputeran kuantum atau beberapa derivatif bersejarahnya, yang kini digunakan oleh orang ramai? Dalam erti kata lain, apa yang sebenarnya dilakukan kuantum dan kepada siapa ia berfungsi terus?

Apa itu komputer kuantum?

Navigasi Ini adalah salah satu aplikasi utama komputer kuantum. Sistem GPS tidak dapat berfungsi di mana-mana di planet ini, terutama di bawah air. QC memerlukan atom-atom yang terlalu kuat dan digantung dalam keadaan yang menjadikannya sangat sensitif. Dalam usaha untuk memanfaatkan ini, pasukan saintis bersaing mencari untuk membangun sejenis pecutan kuantum yang boleh memberikan data gerakan yang sangat tepat. Sumbangan yang paling penting kepada pembangunan industri menjadikan Makmal Perancis Photonics dan Nanoscience. Contoh yang jelas ini adalah cubaan untuk mencipta komponen hibrid yang menggabungkan pecutan dengan satu klasik dan kemudian menggunakan penapis lulus tinggi untuk menolak data klasik daripada data kuantum. Hasilnya, jika dilaksanakan, akan menjadi kompas yang sangat tepat yang akan menghapuskan anjakan dan hanyut dari faktor skala, biasanya dikaitkan dengan komponen gyroscopic.

Seismologi. Kepekaan ekstrim yang sama boleh digunakan untuk mengesan kehadiran deposit minyak dan gas, serta potensi aktiviti seismik di tempat di mana sensor konvensional belum digunakan. Pada bulan Julai 2017, QuantIC menunjukkan bagaimana gravimeter kuantum mengesan kehadiran objek yang tersembunyi dengan mengukur ayunan dalam medan graviti. Jika peranti sedemikian dibuat tidak hanya praktikal, tetapi juga mudah alih, pasukan percaya bahawa ia boleh menjadi tidak ternilai dalam sistem amaran awal untuk memprediksi peristiwa seismik dan tsunami. Farmaseutikal. Dalam latar depan adalah penyelidikan dalam memerangi penyakit seperti penyakit Alzheimer dan pelbagai sklerosis; saintis menggunakan perisian yang menyerupai tingkah laku antibodi buatan pada tahap molekul.

Fizik Inilah sebabnya sebab adanya konsep ini. Dalam ucapannya pada tahun 1981 di Caltech, Profesor Richard Feynman, bapa elektrodinamika kuantum (QED), mencadangkan satu-satunya cara untuk membina simulasi dunia fizikal yang berjaya di peringkat kuantum ialah mesin yang mematuhi undang-undang fizik dan mekanik kuantum. Semasa ucapan ini, Profesor Feynman menjelaskan, dan seluruh dunia menyedari bahawa ia tidak mencukupi untuk komputer untuk menghasilkan jadual kebarangkalian dan bagaimana untuk melancarkan dadu. Lebih-lebih lagi, untuk mendapatkan keputusan bahawa ahli fizik itu sendiri tidak akan memanggil apokrif, akan memerlukan mekanisme yang berkelakuan dalam nada yang sama seperti tingkah laku yang ingin ditirunya.

Pembelajaran mesin. Teori utama penyokong ialah sistem sedemikian boleh disesuaikan dengan corak negeri "belajar" dalam gelombang selari yang besar, dan bukan dalam imbasan berturut-turut. Matematik biasa boleh menggambarkan satu set hasil yang berkemungkinan dalam bentuk vektor dalam ruang konfigurasi liar. Decryption Di sini, akhirnya, adalah terobosan yang melontarkan cahaya terang pertama pada pengiraan tersebut. Apa yang membuat kod penyulitan sangat rumit, walaupun untuk komputer klasik moden, adalah berdasarkan kepada faktor-faktor yang sangat besar yang memerlukan masa yang berlebihan untuk ditebak dengan kaedah yang hampir sama. QC kerja mesti mengasingkan dan mengenal pasti faktor-faktor tersebut dalam masa beberapa minit, yang menjadikan sistem pengkodan RSA berkesan usang.

Penyulitan Konsep yang disebut pengagihan kuantum kuantum (QKD), memberikan harapan teori bahawa jenis kunci awam dan peribadi yang kita gunakan hari ini untuk menyulitkan mesej boleh digantikan dengan kunci yang tertakluk kepada kesan penentang. Secara teorinya, mana-mana pihak ketiga yang memecahkan kunci dan cuba membaca mesej akan segera memusnahkan mesej untuk semua orang. Sudah tentu, ini mungkin cukup. Tetapi teori QKD didasarkan pada andaian yang besar yang masih belum diuji di dunia nyata: bahawa nilai-nilai yang diperoleh dengan bantuan qubits terikat diri mereka terikat dan tertakluk kepada kesan di mana sahaja mereka pergi.

Apakah perbezaan antara komputer kuantum dan yang biasa?

Komputer klasik melakukan pengiraan menggunakan bit yang 0 ("mati") dan 1 ("pada"). Ia menggunakan transistor untuk memproses maklumat dalam bentuk urutan nol dan bahasa binari komputer yang dipanggil. Lebih banyak transistor, lebih banyak pilihan pemprosesan - ini adalah perbezaan utama. QC menggunakan undang-undang mekanik kuantum. Sama seperti komputer klasik yang menggunakan sifar dan yang lain. Negeri-negeri ini boleh dicapai dalam zarah kerana momentum sudut dalamannya, dipanggil spin. Dua negeri 0 dan 1 boleh diwakili di zarah belakang. Sebagai contoh, putaran mengikut arah jam mewakili 1, dan lawan lawan melambangkan 0. Kelebihan menggunakan QC adalah bahawa zarah boleh berada dalam beberapa keadaan pada masa yang sama. Fenomena ini dinamakan superposisi. Kerana fenomena ini, QC dapat serentak mencapai keadaan 0 dan 1. Oleh itu, dalam komputer klasik, maklumat dinyatakan dalam bentuk satu nombor 0 atau 1. QC menggunakan output yang digambarkan sebagai 0 dan 1 pada masa yang sama, yang memberikan kuasa pengiraan yang lebih besar.

Bagaimana komputer kuantum

Pengkomputeran kuantum adalah pengkomputeran menggunakan fenomena mekanik kuantum seperti tindihan dan kelemahan. QC adalah peranti yang menjalankan pengkomputeran kuantum dan terdiri daripada mikropemproses. Komputer semacam itu sama sekali berbeza dengan komputer elektronik digital binari berdasarkan transistor dan kapasitor. Walaupun pengiraan digital konvensional menghendaki data dikodkan ke dalam digit biner (bit), setiap satunya sentiasa berada di salah satu daripada dua keadaan tertentu (0 atau 1), pengiraan kuantum menggunakan bit atau qubit yang boleh berada pada kedudukan superposisi. Peranti mesin Turing kuantum adalah model teori komputer seperti itu dan juga dikenali sebagai QC universal. Bidang pengkomputeran kuantum dimulakan oleh karya-karya Paul Benioff dan Yuri Manin pada tahun 1980, Richard Feynman pada tahun 1982, dan David Deutsch pada tahun 1985.

Prinsip komputer kuantum

Sejak 2018, prinsip operasi komputer kuantum masih di peringkat awal, tetapi eksperimen telah dijalankan di mana operasi pengkomputeran kuantum dilakukan dengan bilangan kuantum yang sangat kecil. Kedua-dua penyelidikan praktikal dan teori sedang berjalan, dan banyak agensi kerajaan dan agensi ketenteraan sedang membiayai penyelidikan mengenai pengkomputeran kuantum dalam usaha tambahan untuk mengembangkan komputer kuantum untuk matlamat sivil, perniagaan, perdagangan, alam sekitar dan keselamatan negara, seperti cryptanalysis. Komputer kuantum berskala skala secara teoritis boleh berfungsi untuk menyelesaikan masalah tertentu lebih cepat daripada mana-mana komputer klasik yang menggunakan algoritma yang paling baik sehingga kini, seperti penaksir integer menggunakan algoritma Shore (iaitu algoritma Shore) dan pemodelan set kuantum sistem kuantum.

Terdapat tindakan kuantum, seperti algoritma Simon, yang berjalan lebih cepat daripada apa-apa kemungkinan algoritma klasik probabilistik. Komputer klasik boleh pada dasarnya (dengan sumber eksponen) model algoritma kuantum, kerana pengkomputeran kuantum tidak melanggar tesis Gereja-Turing. Sebaliknya, komputer kuantum dapat menyelesaikan masalah yang mungkin tidak praktikal pada komputer klasik.