Вычислительная мощность приближается к критической точке. Если мы продолжим следовать тенденции, существующей с момента появления компьютеров, к 2040 году у нас не будет возможности управлять всеми машинами в мире, если мы не сможем взломать квантовые вычисления.
как вывести бота в рознь
Квантовые компьютеры обещают более высокую скорость и более надежную безопасность, чем их классические аналоги, и ученые десятилетиями стремились создать квантовый компьютер.
Что такое квант и как он нам помогает?
Квантовые вычисления отличаются от классических вычислений одним фундаментальным образом - способом хранения информации. Квантовые вычисления максимально используют странное свойство квантовой механики, называемое суперпозицией. Это означает, что одна «единица» может содержать гораздо больше информации, чем ее эквивалент в классических вычислениях.
Информация хранится в ‘ биты ’В состоянии‘ 1 ' или же ' 0 , Как выключатель света, который включается или выключается. Напротив, квантовые вычисления могут включать в себя единицу информации, которая может быть « 1 , ’‘ 0 , ’Или суперпозиция двух состояний .
Думайте о суперпозиции как о сфере. ‘ 1 'Написано на северном полюсе, а' 0 'Написано на юге - два классических бита. Однако квантовый бит (или кубит) можно найти где угодно между полюсами.
Квантовые биты, которые могут быть включены и выключены одновременно, обеспечивают революционную высокопроизводительную парадигму, в которой информация хранится и обрабатывается более эффективно, - сказал доктор. Гуй-Лин Чиу Альфру в 2017 году. Доктор Чиу был исследователем квантово-механического поведения материалов в Массачусетском технологическом институте.
Возможность хранить гораздо больший объем информации в одном устройстве означает, что квантовые вычисления могут быть быстрее и энергоэффективнее, чем компьютеры, которые мы используем сегодня. Так почему этого так сложно достичь?
Изготовление кубитов
Кубиты, основа квантового компьютера, сложно создать, и после их создания ими еще труднее управлять. Ученые должны заставить их взаимодействовать определенным образом, который работал бы в квантовом компьютере.
Исследователи пытались использовать сверхпроводящие материалы, ионы, удерживаемые в ионных ловушках, отдельные нейтральные атомы и молекулы различной сложности для их создания. Однако заставить их удерживать квантовую информацию в течение длительного времени оказывается трудным.
См. Также Как собрать свой ПК
В недавнем исследовании ученые из Массачусетского технологического института разработали новый подход, используя кластер простых молекул, состоящих всего из двух атомов, в качестве кубитов.
Мы используем ультрахолодные молекулы, как сказал Альфру в 2017 году ведущий автор статьи профессор Мартин Цвиерлейн. Молекулы давно предлагались в качестве носителей квантовой информации с очень выгодными свойствами по сравнению с другими системами, такими как атомы, ионы, сверхпроводящие кубиты. и т. д. Здесь мы впервые показываем, что вы можете хранить такую квантовую информацию в течение длительных периодов времени в газе из ультрахолодных молекул. Конечно, возможный квантовый компьютер также должен будет производить вычисления, например, заставлять кубиты взаимодействовать друг с другом для реализации так называемых вентилей. Цвиерляйн продолжил: «Но сначала вам нужно показать, что вы даже можете удерживать квантовую информацию, и это то, что мы сделали.
Кубиты, созданные в Массачусетском технологическом институте, удерживали квантовую информацию дольше, чем предыдущие попытки, но все же всего лишь одну секунду. «Эти временные рамки могут показаться короткими, но на самом деле они примерно в тысячу раз дольше, чем проводившийся сопоставимый эксперимент», - пояснил Цвиерляйн.
Совсем недавно исследователи из Университета Нового Южного Уэльса совершили значительный прорыв в развитии квантовых вычислений. Они изобрели новый тип кубита, называемый триггером, который использует электрон и ядро атома фосфора. Они управляются электрическим сигналом вместо магнитного, что упрощает их распространение. Кубит-триггер работает, отталкивая электрон от ядра с помощью электрического поля, создавая электрический диполь.
Помимо кубитов
Однако ученым нужно выяснить не только кубиты. Им также необходимо определить материал для успешного изготовления чипов квантовых вычислений.
Чиу бумага , опубликованная ранее в 2017 году, обнаружила ультратонкие слои материалов, которые могут лечь в основу чипа квантовых вычислений. Чиу сказал Альфру: «Самое интересное в этом исследовании - это то, как мы выбираем правильный материал, выясняем его уникальные свойства и используем его преимущества для создания подходящего кубита.
Закон Мура предсказывает, что плотность транзисторов на кремниевых микросхемах удваивается примерно каждые 18 месяцев, сказал Чиу Альфру. Однако эти постепенно сжимающиеся транзисторы в конечном итоге достигнут небольшого масштаба, в котором квантовая механика играет важную роль.
Закон Мура, на который ссылается Чиу, - это вычислительный термин, разработанный соучредителем Intel Гордоном Муром в 1970 году. Он гласит, что общая вычислительная мощность компьютеров удваивается примерно каждые два года. Как заявляет Чиу, плотность микросхем уменьшается - проблема, на которую потенциально могут решить микросхемы квантовых вычислений.
Являются ли квантовые вычисления идеальным программным обеспечением?
Что такое паровая посуда?
Если вы никогда не слышали о термине паровая посуда , по сути, это программный продукт, который рекламируется, но еще не доступен или, возможно, никогда не станет доступным. Примером может служить программный продукт, который активно продавался, но так и не увидел свет.
Несмотря на то, что люди десятилетиями делали оптимистические прогнозы о влиянии квантовых компьютеров и различных достижениях в деловой и исследовательской среде, насколько мы близки к реализации мечты о квантовых вычислениях? Является ли эта ситуация предсказанием будущего испорченного программного обеспечения или оно станет чем-то полезным?
Мы углубляемся в реальность квантовых вычислений в другой статье. Таким образом, квантовый компьютер, вероятно, выполнит очень нереалистичные вычисления быстрее, чем обычный компьютер в ближайшие год или два. Однако это будет непростой процесс, дешевый или выгодный для обычных потребителей.
