Tartalom
- Kvantum valóság
- Kvantum bit készítése
- Nincsenek hibák, nincs stressz - Az Ön életét megváltoztató szoftverek készítésének lépésről lépésre történő leírása az élet megsemmisítése nélkül
- Mennyire vagyunk?
- Következtetés
Forrás: Rcmathiraj / Dreamstime.com
Elvitel:
Vizsgálja meg közelebbről a kvantumszámítást, annak működését és jövőbeli potenciálját.
„Ha úgy gondolja, hogy megérti a kvantumfizikát, akkor nem érti a kvantumfizikát.” Ezt az idézetet Richard Feynman fizikusnak tulajdonították, de nem világos, hogy valójában ezt mondta-e. Itt van egy megbízhatóbb Feynman-idézet a MIT 1995-ös kiadványából: "Azt hiszem, biztonságosan mondhatom, hogy senki sem érti a kvantummechanikát."
Kvantum valóság
Most, hogy ezt megtettük az útból, nézzük meg, van-e valami, amit tudunk. A kvantummechanika furcsa. Azok a kvantumszintű apró részecskék csak nem viselkednek a várt módon. A dolgok másképp vannak.
Őrült dolgok történnek a kvantum-univerzumban. Itt van a belső véletlenszerűség, a bizonytalanság, az összefonódás. Ez kicsit soknak tűnik.
Most már tudjuk, hogy az atomok és a szubatomi részecskék úgy viselkednek, mintha összekapcsolódnának. Einstein a kvantum-összefonódást „kísérteties fellépésként” nevezi. Képzeljünk el két olyan objektumot, amelyek fizikailag egymástól vannak, de ugyanúgy viselkednek, ugyanolyan tulajdonságokkal rendelkeznek, és egyként viselkednek. Képzelje el, hogy ez a két tárgy 100 000 fényév távolságra van egymástól. Valóban furcsa.
Van még. A kvantummechanika bizonytalansági elve azt mondja, hogy a részecskék bizonyos tulajdonságai egyszerűen nem ismertek. Ehhez adjuk még a dekoherencia problémáját, amelynek köze van a hullámfunkció összeomlásához. A kettős résű kísérlet változatai azt sugallják, hogy egy kvantumobjektum egyszerre két helyen lehet, hogy a megfigyelés megváltoztatja a szubatomi részecskék természetét, vagy úgy tűnik, hogy az elektronok visszamentek az idővel.
Most látja, hogy miért lehet ilyen nagy probléma a kvantumszámítógép felépítése. De ez nem akadályozza meg az embereket abban, hogy próbálkozzanak. (A kvantumszámításról bővebben lásd: Miért lehet a következők a kvantumszámítás? Kapcsolja be a Big Data Highway-t.)
Kvantum bit készítése
A bizonytalanság problémája az, hogy megnehezíti a számítást. A cél mindig mozog. És még ha kidolgoz egy matematikai rendszert is, hogyan tudja megjavítani a hibákat? És azt hitted, hogy a bináris nehéz.
„A kvbit egy kvantummechanikai rendszer, amely megfelelő körülmények között úgy tekinthető, hogy csak két kvantumszinttel rendelkezik” - mondta Andrea Morello, az ausztrál Új-dél-walesi egyetem professzora. "És ha már megvan rá, akkor felhasználhatja kvantuminformációk kódolására."
Nincsenek hibák, nincs stressz - Az Ön életét megváltoztató szoftverek készítésének lépésről lépésre történő leírása az élet megsemmisítése nélkül
Nem javíthatja a programozási képességeit, ha senki sem törődik a szoftver minőségével.
Könnyebb mondani, mint megtenni. A jelenlegi kvantumszámítógépek még nem nagyon hatékonyak. Még mindig próbálják helyrehozni az építőelemeket.
A kvantumbit, más néven qubit, exponenciálisan nagyobb potenciállal rendelkezik, mint a klasszikus bit a bináris digitális számításban. Az elemi részecskék egyidejűleg több állapotban lehetnek, ezt a minőséget szuperpozíciónak nevezzük. Míg a klasszikus bit lehet két állapot egyikében (egy vagy nulla), a qubit lehet egyszerre mindkét helyzetben.
Gondolj egy érmere. Két oldala van: fej vagy farok. Egy érme bináris. De képzelje el, hogy az érmét a levegőbe csapja, és ez korlátlan ideig tovább csap. Miközben csapkod, fej van, vagy farok? Mi lesz, ha valaha leszáll? Hogyan lehet számszerűsíteni a lebegő érmét? Ez egy gyenge kísérlet a szuperpozíció illusztrálására.
Szóval hogyan készíthetsz egy qubit-t? Nos, ha a kvantumfizikusok nem értik a kvantummechanikát, akkor alig tudunk megfelelő magyarázatot kezelni itt. Végezzünk el egy rövid listát a tesztelt technológiákról a kvitek létrehozására:
- Szupravezető áramkörök
- Spin qubits
- Ioncsapdák
- Fotonikus áramkörök
- Topológiai zsinór
Ezek közül a legnépszerűbb az első kettő. A többi egyetemi kutatás tárgya. Az első eljárásban a szupravezetőket túlhűtjük, hogy kiküszöböljük az elektromágneses zavarokat. A koherencia ideje viszonylag rövid, és a dolgok összeomlanak. Morello professzor a centrifugálási technikán dolgozik. A kvantum részecskék elektromos töltéssel rendelkeznek, akárcsak a mágnesek. Mikrohullámú impulzusok bevezetésével képes egy elektron fel-fel forgására, nem pedig lefelé fordulni, ezáltal létrehozva egyelektronos tranzisztorot.
Ezután a hibatűrés és a hibajavítás kérdése marad. A kaliforniai Santa Barbarai Egyetem kutatóinak sikerült 99,4 százalékos hűséget elérni a qubit-kapukkal. Az Oxfordi Egyetemen 99,9 százalékos kapu-hűséget értek el. Szóval ott vagyunk még?
Mennyire vagyunk?
Edwin Cartlidge felteszi ezt a kérdést az Optics & Photonics News 2016. októberi cikkében. Az ETSI 2015-ös figyelmeztetése, hogy a szervezeteknek át kell állniuk a „kvantumbiztos” titkosítási technikákra, azt kell mondania, hogy valami van a láthatáron.
A Google, a Microsoft, az Intel és az IBM mind a játékban vannak. A Google által küszöbön álló küszöbértékek valamelyikét „kvantum-fölényességnek” neveznek. Ezt a pontot annak leírására használják, amikor a kvantumszámítógép valamit csinál, amit a klasszikus számítógép nem képes.
David Castelvecchi, a Scientific American munkatársa szerint az IBM 2017-ben tervezi egy „univerzális” kvantumszámítógép bevezetését. Az „IBM Q” elnevezésű, felhőalapú szolgáltatás lesz, amely díj ellenében elérhető az interneten. Megkóstolhatja munkáját, ha kipróbálja Quantum élményét, amely már elérhető az interneten. Castelvecchi szerint azonban ezeknek az erőfeszítéseknek egyike sem hatalmasabb, mint a hagyományos számítógépeknél. A kvantum fölénye még nem került megállapításra.
Amint a Techopedia 2013-ban beszámolt, a Google rengeteg alkalmazást kínál érett kvantumszámítógéphez, miután kifejlesztették. A Microsoft a topológiai kvantumszámításon dolgozik. Több induló vállalkozás fellendül, és rengeteg munka zajlik a terepen. Néhány szakértő azonban figyelmezteti, hogy az étel még nem teljesen elkészült. "Nem készítek sajtóközleményeket a jövőről" - mondta Rainer Blatt az osztrák Innsbrucki Egyetemen. És David Wineland fizikus azt mondja: „Hosszú távon optimista vagyok, de azt nem tudom, hogy mit jelent a„ hosszú távon ”.” (Lásd: 5 jó dolog, amit a Googles Quantum Computer tehet.)
Még ha a kvantumszámítás fölényét el is érjük, ne keresse azt a közeljövőben a laptop cseréjére. A kvantumszámítógépek, akárcsak a kezdeti napokban alkalmazott bináris számítógépek, csak speciális eszközök lehetnek, amelyek meghatározott célokra szolgálnak. Az egyik leggyakoribb alkalmazás egy kvantumszámítógép, amely szimulálja a kvantummechanikát. Az intenzív számítógépes műveletektől, például az időjárás-előrejelzéstől eltekintve, a kvantumszámítás központosítható és a felhőre korlátozódhat. Természetesen ez lehet a tökéletes hely ehhez.
Következtetés
Morello professzor egyértelműen azonosította a kvantumszámítás elsődleges kihívását. Mielőtt elkezdené az információ kódolását, képesnek kell lennie arra, hogy két diszkrét kvantumszintet felállítson a qubittel. Miután elérték, a kvantumszámítás „hozzáférést biztosít exponenciálisan nagyobb számítási területhez”, mint egy klasszikus számítógép. Például kvantumszámítógép, 300 kvbittel (N kvbit = 2N klasszikus bitek) több információbitet tudna feldolgozni, mint amennyi részecske van az univerzumban.
Ez nagyon sok. De ha innen innen jutunk, néhány dolgot kell tennünk.