Arvutusvõimsus on jõudmas kriisipunkti. Kui me järgime arvutite kasutuselevõtust alates 2040. aastaks kehtivat suundumust, ei saa me kõiki maailma masinaid toita, kui me ei suuda kvantarvutusi murda.
tipu legendid, kuidas näidata fps
Kvantarvutid lubavad kiiremat kiirust ja tugevamat turvalisust kui nende klassikaline analoog ning teadlased on aastakümneid püüdnud luua kvantarvutit.
Mis on kvant ja kuidas see meid aitab?
Kvantarvutus erineb klassikalisest arvutamisest ühel põhimõttelisel viisil - teabe salvestamise viisil. Kvantarvutus kasutab kõige paremini ära kummalist kvantmehaanika omadust, mida nimetatakse superpositsiooniks. See tähendab, et üks „üksus“ mahutab palju rohkem teavet kui klassikalises arvutustöös leiduv ekvivalent.
Teave salvestatakse kausta bitti 'Olekus' 1 Või 0 , ’Nagu valguslüliti, mis sisse või välja lülitub. Seevastu kvantarvutus võib sisaldada teabeühikut, mida saab 1 , 0 , ’Või a kahe riigi superpositsioon .
Mõelge superpositsioonist kui kerast. ' 1 'On kirjutatud põhjapoolusel ja' 0 ‘On kirjutatud lõunas - kaks klassikalist bitti. Kvantbiti (või kubiti) võib aga leida pooluste vahelt ükskõik kus.
Kvantbitid, mida saab korraga sisse ja välja lülitada, pakuvad revolutsioonilist, suure jõudlusega paradigmat, kus teavet salvestatakse ja töödeldakse tõhusamalt, ütles dr. Kuei-Lin Chiu Alphrile 2017. aastal. Dr Chiu oli Massachusettsi tehnoloogiainstituudi materjalide kvantmehaanilise käitumise uurija.
Võimalus salvestada palju suuremat hulka andmeid ühikus tähendab, et kvantarvutus võib olla kiirem ja energiasäästlikum kui arvutid, mida me praegu kasutame. Miks on seda nii raske saavutada?
Kvitite valmistamine
Kvantarvuti selgroogu Qubitsi on keeruline valmistada ja kui see on loodud, on seda veelgi raskem kontrollida. Teadlased peavad panema nad suhtlema konkreetsetel viisidel, mis toimiksid kvantarvutis.
Teadlased on nende ehitamiseks proovinud kasutada ülijuhtivaid materjale, ioonilõksudes olevaid ioone, üksikuid neutraalseid aatomeid ja erineva keerukusega molekule. Nende kvantinformatsioonist pikka aega kinni hoidmine on aga osutunud keeruliseks.
Vaadake seonduvat Kuidas oma arvutit ehitada
Hiljutiste uuringute käigus töötasid MITi teadlased välja uue lähenemisviisi, kasutades kvittidena ainult kahest aatomist koosnevate lihtsate molekulide klastrit.
Me kasutame ultrakülmi molekule. Selle artikli juhtiv autor, professor Martin Zwierlein ütles 2017. aastal Alphrile. Molekule on pikka aega pakutud kvantinformatsiooni kandjana, millel on teiste süsteemide, näiteks aatomite, ioonide, ülijuhtivate kviitide, jaoks väga soodsad omadused. jne. Siin näitame esmakordselt, et saate sellist kvantinformatsiooni pikema aja jooksul salvestada ülekülmade molekulide gaasi. Muidugi peab võimalik kvantarvuti tegema ka arvutusi, näiteks laskma qubititel omavahel suhelda, et nn väravaid realiseerida. Zwierlein jätkas: Kuid kõigepealt peate näitama, et saate isegi kvantinformatsioonist kinni hoida ja seda me oleme teinud.
MIT-is loodud kvitid hoidsid kvantinformatsiooni kinni varasematest katsetest kauem, kuid siiski ainult ühe sekundi. See ajakava võib tunduda lühike, kuid tegelikult on see tuhat korda pikem kui võrreldav eksperiment, mis on tehtud, selgitas Zwierlein.
Hiljuti tegid Uus-Lõuna-Walesi ülikooli teadlased märkimisväärse läbimurde kvantarvutuse suunas liikumises. Nad leiutasid uut tüüpi kubiti, mida nimetatakse flip-flop kbiidiks, mis kasutab elektroni ja fosfori aatomi tuuma. Neid juhib magnetilise asemel elektriline signaal, mis muudab nende levitamise lihtsamaks. „Flip-flop” -kbiit töötab tõmmates elektroni elektrivälja abil tuumast eemale, tekitades elektrilise dipooli.
Üle quitide
Teadlased ei pea aga välja mõtlema mitte ainult akbitid. Samuti peavad nad kvantarvutuskiipide edukaks valmistamiseks määrama materjali.
Chiu oma paber , mis ilmus varem 2017. aastal, leiti üliõhukesi materjalikihte, mis võiksid olla aluseks kvantarvutuskiibile. Chiu ütles Alphrile: Selle uurimuse huvitav asi on see, kuidas valime õige materjali, saame teada selle ainulaadsed omadused ja kasutame selle eelist sobiva kbiidi ehitamiseks.
Moore'i seadus ennustab, et ränikiipide transistoride tihedus kahekordistub umbes iga 18 kuu tagant, ütles Chiu Alphrile. Kuid need järk-järgult kahanenud transistorid jõuavad lõpuks väikesesse suurusjärku, kus kvantmehaanikal on oluline roll.
Moore'i seadus, millele Chiu viitas, on arvutitermin, mille arendas Inteli asutaja Gordon Moore 1970. aastal. Selles öeldakse, et arvutite üldine töötlusvõimsus kahekordistub umbes iga kahe aasta tagant. Nagu Chiu väidab, väheneb kiibide tihedus - probleem, millele kvantarvutamise kiibid võivad vastata.
Kas kvantarvutus on ülim aurutarkvara?
Mis on aurutarbed?
Juhul, kui te pole sellest terminist midagi kuulnud aurutarvikud , on see sisuliselt tarkvaraga seotud toode, mida reklaamitakse, kuid pole veel saadaval või mis ei pruugi kunagi saada. Näide on tarkvaratoode, mida turustati tihedalt, kuid mis ei näinud kunagi ilmavalgust.
Hoolimata sellest, et inimesed on aastakümneid optimistlikult prognoosinud kvantarvutite mõju ning erinevaid edusamme äri- ja teaduskeskkondades, siis kui lähedal oleme kvantarvutamise unistuse saavutamisele? Kas see olukord on tulevaste aurutarvikute ennustus või saab sellest midagi kasutatavat?
Süveneme kvantarvutuste reaalsus teises artiklis. Kokkuvõtteks võib öelda, et kvantarvuti teeb järgmise või kahe aasta jooksul tõenäoliselt väga ebareaalse arvutuse tavalisest arvutist kiiremini. See ei ole siiski otsene protsess ega ole odav ega kasulik ka igapäevastele tarbijatele.
