De sidste årtier udviklede computere meget hurtigt. Faktisk gik de i en generations hukommelse fra et stort rør, der optog store rum til miniature tabletter. Hukommelse og hastighed steg hurtigt. Men det øjeblik kom, da opgaverne dukkede op, var mere end strømmen af selv moderne supercomputere.
Hvad er en kvantecomputer?
Fremkomsten af nye opgaver, som er uden for almindelige computere, har tvunget til at søge nye muligheder. Og som et alternativ til konventionelle computere viste quantum sig. En kvantecomputer er en computerteknik, som er grundlaget for handlingen, som er baseret på kvantemekanikernes elementer. De vigtigste bestemmelser i kvantemekanik blev formuleret i begyndelsen af forrige århundrede. Dets udseende muliggjorde at løse mange fysiske problemer, der ikke fandt en løsning i klassisk fysik.
Selvom teorien om quanta allerede tæller andet århundrede, er det stadig forståeligt kun for en smal kreds af specialister. Men der er reelle resultater af kvantemekanik, som vi allerede er vant til - laserteknologi, tomografi. Og i slutningen af det sidste århundrede blev kvantitativets teori udviklet af den sovjetiske fysiker Yu. Manin. Fem år senere afslørede David Deutsch ideen om en kvantemaskine.
Er der en kvantecomputer?
Men udførelsen af ideer var ikke så simpel. Periodisk er der rapporter om, at en anden kvantecomputer er blevet oprettet. Udviklingen af sådan datateknologi arbejdes med giganter inden for informationsteknologi:
- D-Wave er et selskab fra Canada, som var den første til at lancere produktionen af operative kvantecomputere. Ikke desto mindre diskuterer specialister, om disse computere virkelig er kvantecomputere og hvilke fordele de giver.
- IBM - skabte en kvantecomputer og åbnede den for internetbrugere til eksperimenter med kvantalgoritmer. I 2025 planlægger virksomheden at oprette en model, der er i stand til at løse allerede praktiske problemer.
- Google - annoncerede udgivelsen i år af en computer, der er i stand til at bevise overlegenhed af kvantecomputere på konventionelle computere.
- I maj 2017 sagde kinesiske forskere i Shanghai, at den mest magtfulde kvantecomputer i verden blev skabt, og overgik analoger i frekvensen af signalbehandling med 24 gange.
- I juli 2017 blev der ved Moskva-konferencen om Quantum Technologies meddelt, at der var oprettet en 51-kvarts kvantecomputer.
Hvad er forskellen mellem en kvantecomputer og en almindelig computer?
Den grundlæggende forskel i en kvantecomputer i tilgangen til beregningsprocessen.
- I en konventionel processor er alle beregninger baseret på bits, der findes i to tilstande 1 eller 0. Det vil sige, at alt arbejde reduceres til at analysere en stor mængde data for overholdelse af bestemte betingelser. Kvantecomputeren er baseret på qubits (quantum bits). Deres egenskab er evnen til at være i staten 1, 0 og også samtidigt 1 og 0.
- Kvantumcomputerens egenskaber øges væsentligt, da der ikke er behov for at søge efter det rigtige svar blandt sæt. I dette tilfælde vælges svaret fra de allerede tilgængelige varianter med en vis sandsynlighed for korrespondance.
Hvad er en kvantecomputer til?
Princippet om en kvantecomputer, der bygger på valget af en løsning med tilstrækkelig sandsynlighed og evnen til at finde en sådan løsning mange gange hurtigere end moderne computere, bestemmer formålet med dets anvendelse. For det første bekymrer fremkomsten af denne slags datateknologi kryptografer. Dette skyldes evnen hos en kvantecomputer til nemt at beregne adgangskoder. Så den mest magtfulde kvantecomputer, der er skabt af russisk-amerikanske forskere, er i stand til at få nøgler til eksisterende krypteringssystemer.
Der er også mere nyttige anvendte opgaver for kvantecomputere, de er forbundet med opførsel af elementære partikler, genetik, sundhedspleje, finansielle markeder, beskyttelse af netværk fra vira, kunstig intelligens og mange andre, som almindelige computere ikke kan løse.
Hvordan arrangeres en kvantecomputer?
Opbygningen af en kvantecomputer er baseret på brugen af qubits. Som fysisk præstation af qubits, der anvendes i øjeblikket:
- ringe af superledere med hoppere med en multidirektionel strøm;
- individuelle atomer under påvirkning af laserstråler;
- ioner;
- fotoner;
- Varianter af brugen af halvledere af nanokrystaller udvikles.
Quantum computer - princippet om drift
Hvis der er sikkerhed med en klassisk computer i arbejdet, så er spørgsmålet om, hvordan en kvantecomputer fungerer, svær at besvare. Beskrivelsen af operationen af en kvantecomputer er baseret på to uforståelige sætninger:
- Princippet om overlejring er et spørgsmål om qubits, der kan være samtidigt i position 1 og 0. Dette gør det muligt at udføre flere beregninger samtidigt, snarere end at sortere muligheder, hvilket giver en stor gevinst i tide;
- quantum entanglement er et fænomen noteret af A. Einstein, som er sammenkoblingen af to partikler. I enkle ord, hvis en af partiklerne har en positiv helicitet, tager den anden straks en positiv helicitet. Dette forhold opstår uanset afstand.
Hvem opfandt kvantecomputeren?
Grundlaget for kvantemekanik blev udtalt i begyndelsen af forrige århundrede som en hypotese. Dens udvikling er forbundet med sådanne strålende fysikere som Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. I 1980 foreslog Antonov ideen om muligheden for kvant beregning. Og et år senere modellerede Richard Feyneman i teorien den første kvantecomputer.
Nu oprettelsen af kvantecomputere i udviklingsfasen og endda svært at forestille sig, hvad en kvantecomputer kan gøre. Men det er helt klart, at mastering af denne retning vil bringe folk mange nye opdagelser på alle områder af videnskaben, så vi kan se på mikro- og makroverdenen for at lære mere om sindets natur, genetik.