Квантни компјутери - шта је то? Принцип рада и фотографија квантног рачунара

Човечанство је, као и пре 60 година, поново на рубу великог напретка у области рачунарске технологије. Ускоро ће квантни рачунари заменити данашње рачунаре.

Који је напредак постигнут

Године 1965, Гордон Мооре је рекао да се током године број транзистора који се уклапају у силицијумски микрочип удвостручио. Ова стопа напретка се у задње вријеме успорава, а удвостручавање се јавља рјеђе - једном сваке двије године. Чак и таква брзина у блиској будућности ће омогућити транзисторима да буду велики као атом. Следећа - линија, коју је немогуће прећи. Са становишта физичке структуре транзистора, она ни на који начин не може бити мања од атомских вриједности. Повећање величине чипа не уклања проблем. Рад транзистора је повезан са ослобађањем топлотне енергије, а процесорима је потребан квалитетан систем хлађења. Мултицоре архитектура такође не решава питање даљег раста. Убрзо ће се остварити врхунац у развоју технологије модерних процесора.
Програмери су схватили овај проблем у тренутку када су корисници почели да се појављују на рачунару. Године 1980. један од оснивача квантне рачунарске науке, совјетски професор Јури Манин, формулисао је идеју квантног рачунања. Годину дана касније, Рицхард Феиман је предложио први компјутерски модел са квантним процесором. Теоретске основе како квантни компјутери треба да изгледају, формулисао је Паул Бениофф.

Принцип квантног компјутера

Да би разумели како нови процесор ради, потребно је имати бар површно познавање принципа квантне механике. Нема смисла овдје приказивати математичке приказе и формуле приказа. Довољно је да се просечна особа упозна са три карактеристике квантне механике:

• Стање или положај честице се одређује само извесном вероватноћом.
• Ако честица може имати неколико стања, онда је то у свим могућим стањима одједном. То је принцип суперпозиције.
• Процес мерења стања честице доводи до нестанка суперпозиције. Карактеристично је да се мерење стања честице добијеног мерењем разликује од стварног стања честице пре мерења.

Са становишта здравог разума - потпуна бесмислица. У нашем обичном свету, ови принципи се могу представити на следећи начин: врата собе су затворена и истовремено отворена. Затворено и отворено у исто време.

Ово је упечатљива разлика између прорачуна. Нормалан процесор ради у својим акцијама бинарним кодом. Компјутерски битови могу бити у само једном стању - имати логичку вриједност 0 или 1. Квантни рачунари раде на кубитима, који могу имати логичку вриједност од 0, 1, 0 и 1 одједном. Да би решили одређене проблеме, они ће имати предност од више милиона долара у односу на традиционалне рачунаре. Данас постоји већ десетина описа алгоритама. Програмери креирају посебан програмски код који може радити на новим принципима калкулације.

Где ће се користити ново рачунало?

Нови приступ у процесу израчунавања омогућава вам да радите са огромним количинама података и обављате тренутне рачунске операције. Са појавом првих компјутера, неки људи, укључујући владине званичнике, имали су велики скептицизам у погледу њихове употребе у националној економији. Данас постоје људи који пуне сумњи у важност рачунара потпуно нове генерације. Већ дуго времена, технички часописи су одбијали да штампају чланке о квантном рачунању, сматрајући да је то правац обичан лажни трик да би се преварили инвеститори.

Нови начин рачунања ће створити предуслове за научна велика открића у свим индустријама. Медицина ће решити многа проблематична питања која су се у последње време доста нагомилала. Биће могуће дијагностицирати рак у ранијој фази болести него сада. Хемијска индустрија ће моћи да синтетише производе са јединственим својствима.

Пробој у простору неће дуго трајати. Летови на друге планете постаће иста свакодневна акција као свакодневни излети по граду. Потенцијал који лежи у квантном рачунању, наравно, трансформише нашу планету до непрепознавања.

Још једна карактеристична особина коју поседују квантни рачунари је способност квантног рачунања да брзо изабере неопходни код или шифру. Редовни рачунар редовно извршава математичко решење за оптимизацију, пролазећи кроз једну опцију за другом. Квантни конкурент одмах ради са читавим низом података, одмах бирајући најприкладније опције у невиђено кратком времену. Банкарске операције ће бити дешифроване у трен ока да модерни компјутери нису доступни.

Међутим, банкарски сектор се не може бринути - његов метод ће бити спашен методом квантног шифровања са парадоксом мерења. Ако покушате да отворите код, сигнал ће бити изобличен. Примљене информације неће имати никаквог смисла. Тајне службе, чија је шпијунажа уобичајена, заинтересоване су за могућности квантног рачунања.

Тешкоће у дизајну

Тешкоћа је у стварању услова под којима квантни бит може бити у стању суперпозиције бесконачно дуго.

Сваки кубит је микропроцесор који ради на принципима суправодљивости и закона квантне механике.

Око микроскопских елемената логичке машине стварају се бројни јединствени услови у окружењу:

• температура 0.02 степени Келвина (-269.98 Целзијуса);
• систем заштите од магнетног и електричног зрачења (смањује утицај ових фактора за 50 хиљада пута);
• систем дисипације топлоте и вибрација;
• вакуум ваздуха испод атмосферског притиска 100 милијарди пута.

Благо одступање околине узрокује тренутни губитак стања суперпозиције од стране Кбита, што доводи до квара.

Испред целе планете

Све наведено се може приписати креативности упаљеног ума писца фантастичних прича, ако Гоогле заједно са НАСА-ом није набавио Д-Ваве квантни рачунар, чији процесор садржи 512 кубита, од канадске истраживачке корпорације.

Уз то, лидер на тржишту компјутерских технологија ће ријешити проблеме стројног учења у сортирању и анализи великих поља података.

Важно излагање је дао Сновден, који је напустио САД - НСА такође планира да развије свој квантни рачунар.

2014. - почетак ере Д-Ваве система

Успешан канадски спортиста Јорди Росе, након договора са Гооглеом и НАСА-ом, почео је да гради 1000-кубит процесор. Будући модел ће премашити први комерцијални прототип најмање 300 хиљада пута у брзини и обиму прорачуна. Квантни компјутер, чија се фотографија налази испод, је прва комерцијална верзија на свету у основи нове рачунарске технологије.

Бави се истраживањем и развојем потакнут његовим познанством на универзитету са радовима Цолина Виллиамса о квантном рачунарству. Морам рећи да Виллиамс данас ради у Росе Цорпоратион као менаџер пословног пројекта.

Пробој или научна обмана

Шта су квантни компјутери, Росе не зна у потпуности. За десет година, његов тим је прешао са креирања 2-кубит процесора на данашњу прву комерцијалну креацију.

Од самог почетка истраживања, Росе је покушала да створи процесор са минималним бројем од 1 000 кубита. И морао је имати комерцијалну опцију - продавати и зарађивати новац.

Многи, знајући Росеову опсесију и комерцијалну способност, покушавају га оптужити за кривотворење. Очигледно за квантно издање најобичнији процесор. То је олакшано чињеницом да се феноменална брзина нове технике манифестује у извођењу одређених типова прорачуна. За остало се понаша као потпуно обични рачунар, само веома скуп.

Када ће се појавити

Чекај мало. Истраживачка група коју су организовали заједнички купци прототипа ће у блиској будућности извјештавати о резултатима истраживања на Д-Ваве-у.
Можда ће ускоро доћи вријеме у којем ће квантна рачунала претворити наше разумијевање околног свијета. И цијело човјечанство у овом тренутку ће достићи виши ниво своје еволуције.