Принцип работы квантового компьютера

Опубликовано: 05.09.2018

видео Принцип работы квантового компьютера

Квантовый компьютер (алгоритм)

Наука не стоит на месте и, казалось бы, то, что считалось вчера мистикой сегодня неоспоримая реальность. Так и сейчас, мифы о параллельных мирах могут стать обычным фактом в дальнейшем. Считается, что к этому утверждению помогут прийти исследования в области создания квантового компьютера. Лидерство занимает Япония , более 70% всех исследований приходится на эту страну. Сущность этого открытия больше понятна тем, кто так или иначе связан с физикой. Но большинство из нас оканчивало среднюю школу, где в учебнике 11 класса раскрываются некоторые вопросы квантовой физики.



На грани возможности понимания

С чего все начиналось

Напомним, что начало положили два основных открытия, за которые их авторы удостоились Нобелевской премии. В 1918 году Макс Планк открыл квант, а Альберт Эйнштейн в 1921 году фотон. Идея создания квантового компьютера зародилась в 1980 году , когда было доказано об истинности квантовой теории. А идеи начали воплощаться в практику только в 1998 году . Массовые, и при этом достаточно результативные работы, проводятся только в последние 10 лет .


Как работает квантовый компьютер? Зачем нужны квантовые компьютеры?

Основные принципы понятны, но с каждым шагом вперед возникает все больше проблем, разрешение которых занимает достаточно много времени, хотя этой проблемой занимается очень много лабораторий во всем мире. Требования к такому компьютеру очень большие, так как точность измерений должна быть очень высокой и нужно свести к минимуму количество внешних воздействий, каждое из которых будет искажать работу квантовой системы.

ЗАЧЕМ НУЖЕН КВАНТОВЫЙ КОМПЬЮТЕР?

На чем основана работа квантового компьютера

Все, в большей или меньшей степени, имеют понятие, как работает обычный компьютер. Смысл его заключается в использование двоичного кодирования, где наличие определенного значения напряжения принимается за 1, а отсутствие 0. Количество информации , выраженное 0 или 1, считается битом. Работа же квантового компьютера связана с понятием спина. Для кого физика ограничивается школьными знаниями, могут утверждать о существовании трех элементарных частицах и о наличии у них простых характеристик, как масса и заряд.

Но ученые-физики постоянно пополняют класс элементарных частиц и их характеристик, одним из которых является спин. И определенное направление спина частицы принимается за 1, а обратное ему за 0. Это схоже с устройством транзистора. Основной элемент будет уже называться квантовым битом или кубитом. В качестве него могут выступать фотоны, атомы, ионы, ядра атомов.

Главным условием здесь является наличие двух квантовых состояний. Изменение состояния определенного бита в обычном компьютере не ведет к изменению других, а вот в квантовом компьютере изменение одной введет к изменению состояния других частиц. Этим изменением можно управлять, и представьте, что таких частиц сотни.

Представьте только, во сколько раз возрастет производительность такой машины. Но создание целостного новейшего компьютера — это только гипотеза, предстоит большая работа физиков в той области квантовой механики, которая называется многочастичной. Первый мини квантовый компьютер состоял из 16 кубитов . В последнее время выпущены компьютеры с использованием 512 кубитов, но и они уже используются для повышения быстроты выполнения сложнейших операций вычисления. Quipper – язык разработанный специально для таких машин.

Как Работает Квантовый Компьютер?

Последовательность выполняемых операций

В создании компьютера нового поколения выделяют четыре направления, которые отличаются тем, что выступает в роли логических кубитов:

направление спинов частиц, составляющих основу атома; наличие или отсутствие куперовской пары в установленном месте пространства; в каком состоянии находится внешний электрон; различные состояния фотона.

А теперь рассмотрим схему, по которой работает компьютер. Для начала берется какой-нибудь набор кубитов и записываются их начальные параметры. Выполняются преобразования с использованием логических операций, записывается полученное значение, являющееся результатом выдаваемым компьютером. В роли проводов выступают кубиты, а преобразования составляют логические блоки. Такой процессор был предложен Д. Дойчем , который в 1995 году смог создать цепочку способную выполнять любые вычисления на квантовом уровне. Но такая система дает небольшие погрешности, которые можно немного уменьшить, увеличив количество операций задействованных в алгоритме.

Обработка супер огромных массивов данных

Как Работает Квантовый Компьютер?

Чего достигли

Пока разработаны только два типа квантовых компьютеров, но наука не стоит на месте. Работа обеих машин строится на квантовых явлениях:

связано со сверхпроводимостью. При его нарушениях наблюдается квантование магнитного потока ; основано на таком свойстве волновых функций как когерентность. Быстрота вычисления таких компьютеров увеличивается вдвое по сравнению с количеством кубитов.

Второй тип из рассмотренных считается приоритетным в области создания квантовых компьютеров.

Достижения различных стран.

Если вкратце, то достижения последних 10 лет значительные. Можно отметить созданный в Америке двухкубитный компьютер с программным обеспечением. Им же оказалось под силу выпуск двухкубитного компьютера с кристаллом алмаза. В роли кубитов применялось направление спина частиц азота, его составляющих: ядра и электрона. Чтобы обеспечить весомую защиту была разработана очень сложная система позволяющая давать результат с 95% точностью.

ICQT 2017. Джон Мартинис, Google: Квантовый компьютер: жизнь после закона Мура

Для чего все это нужно

Уже говорилось о создании квантовых компьютеров. Эти компьютеры не являются результатом того к чему стремились, но своего покупателя они нашли. Американская компания Lockheed Martin , специализирующаяся в области обороны заплатила 10 млн. долларов. Их приобретение способно находить ошибки сложнейшей программе, установленной на истребителе F-35 . Google с помощью своего приобретения хочет запустить программы для машинного обучения.

Будущее

В разработке квантового компьютера очень заинтересованы крупные компании и государство. Оно приведет к новым открытиям в области разработки криптографического алгоритма. Будет это на руку государству или хакерам решит время. Но работа по созданию и распознаванию криптоключей будет выполняться моментально. Решатся много проблем, связанных с банковской картой.

Сообщения будут передаваться с огромной скоростью и не будет проблем связаться с любой точкой на земном шаре, а может даже за ее пределами.

Такой компьютер поможет сделать рывок в биологии , особенно в расшифровке генетического кода. Это приведет к разрешению многих медицинских проблем.

И, конечно же, приоткроет дверь в страну мистических тайн, параллельных миров.

Нас ждут сильнейшие потрясения. Все к чему мы привыкли, является только частью того мира, которому уже дали название Квантовой реальности. Выйти за рамки материального мира помогут физические процессы , которые и составляют принцип работы квантового компьютера.

Мерлин (Merlin)

Шкафы купе на заказ
Обычный шкаф-купе – это корпусная мебель, которая состоит из корпуса, полок и дверей. Корпус, в свою очередь, состоит из боковых и задней стенок. Двери его раздвигаются при помощи роликового механизма.

Мебельный молдинг
Если вы решили отталкиваться от цвета пола, то рискуете потерпеть фиаско. Как быть, если в разных помещениях уложено различное напольное покрытие? Искать некий усредненный вариант? Согласитесь, это компромисс,

Клей расплав
Клей расплав – это термопласт где содержание клеящего вещества достигает отметки в 100%. Иными словами – это чистый клей. Впервые такой клей появился на прилавках в 50-хх годах прошлого века. С тех пор

I
Сегодня создать свой сайт может любой пользователь интернета. Это можно сделать самыми разнообразными способами, начиная от простейших конструкторов, с помощью которых можно сделать сайт за 10 минут,

Инструмент для новичков и профессионалов в Запорожье
Недавно разговаривая с одним из лидеров своей структуры, затронули мы тему ухода консультантов в другие компании или вообще из МЛМ. Причин мы выявили несколько, сошлись на том, что одной из наиболее

Шкафы купе
Многие сегодня хотят приобрести шкаф купе в высоком качестве и недорого. На нашем сайте, перейдя по выделенной в этой статье ссылке, вы можете найти разнообразные шкафы купе всех отечественных и зарубежных

Дмитрий Коссе
Не грех поучиться у конкурентов, имеющих высокие позиции, посмотрев, что у них прописано в мета-тегах. Это нетрудно сделать: находясь на их сайте, кликнуть в браузере «Вид» — «Исходный код» и внимательно

Web.push-k.ua
Интернет уже стал настолько привычной необходимостью и приобрел черты общедоступности, что процесс его развития вышел за пределы понимания и контроля, подвластные даже самому квалифицированному специалисту.

Кармани а4
Для декора помещений часто используют настенные картины. Их можно подобрать в любое помещение и под любой кошелек. Нужно только знать, как правильно повесить картину на стену. Главное правило здесь следующее

Торты на заказ торты заказ недорого торты торт торты с доставкой заказ торта день рождения доставкой в недорого торт недорого т
Одним из популярных направлений в кондитерской сфере сегодня являются фототорты на заказ. Изготавливают подобные угощения в виде обычных тортов, которые украшены фотографиями или картинками. Подарив кому-либо

Сериал Мерлин (Merlin) — это экранизация захватывающей книги о Короле Артуре, по легенде живший во времена магии и волшебства. Телеканал BBC постарался максимально передать атмосферу тех времён — идеально подобранные актеры, десятки сценаристов, работающих над адаптацией истории к кинематографу, потрясающие декорации и дорогостоящие костюмы и платья — всё это увлекает зрителя и позволяет прочувствовать историю былых времён..

Это лишь начало приключений юного Мерлина и принца Артура, чьи судьбы с этого момента будут крепко связаны. Впоследствии один из них станет самым могущественным и известным чародеем, другой — доблестным рыцарем и великим королем Альбиона…

Это удивительная история юного мага, который в впоследствии становится одним из самых могущественных и известных волшебников из тех, кто когда либо жил на земле…

rss