Ríomhaireacht Quantum don Aisteach Mícheart

Tá sé corraitheach, ach ní ar na cúiseanna a cheapann iriseoirí ardteicneolaíochta go bhfuil sé

B’fhéidir, cosúil linne, gur chuala tú faoi ríomhaireacht chandamach agus go gceapann tú go bhfuil sé suimiúil ach níl tú cinnte fós conas a oibríonn sé nó cad a chiallaíonn sé. Quantum-aon rud deacair ceart?

Éiríonn leis nach bhfuil sé seo fíor. Chaitheamar na seachtainí beaga anuas ag tochailt timpeall i gcuid de na coirnéil níos doiléire ar an idirlíon, agus fuaireamar amach nach bhfuil an fhadhb coincheapúil. Is í an fhadhb atá ann, b’fhéidir, níos mó ná aon ábhar eile san iriseoireacht ardteicneolaíochta agus san eolaíocht choitianta, go bhfuil an chuid is mó dá bhfuil scríofa faoi ríomhaireacht chandamach mícheart go dona.

Seo an míniú caighdeánach:

Sa ríomhaireacht rialta, táimid ag brath ar go leor lasca beaga ar a dtugtar giotáin. Tá luach dénártha ag giota, 0 nó 1, agus nuair a chomhcheanglaíonn tú go leor giotán le chéile is féidir leat sonraí a stóráil agus treoracha a fhorghníomhú. Seo an t-ábhar a fhágann go dtéann do ghuthán póca bíp. I ríomhaireacht chandamach, tá na lasca difriúil. In ionad ionadaíocht a dhéanamh ar 1 nó 0 amháin, mar a dhéanann próiseálaithe traidisiúnta; léiríonn siad luachanna iolracha ag an am céanna. Seo, mar shampla, míniú ó Phríomh-Aire reatha Cheanada, múinteoir scoile (ní fisiceoir)…

Go simplí, oibríonn gnáth ríomhairí, bíodh cumhacht ag dul trí shreang nó ná bíodh - sreang amháin nó nialas. Is córais dhénártha iad. Is é an rud a cheadaíonn stáit chandamach gur féidir faisnéis i bhfad níos casta a ionchódú i ngiotán amháin… is féidir le stát chandamach a bheith i bhfad níos casta ná sin, mar is eol dúinn, is féidir le rudaí a bheith cáithníní agus tonnta ag an am céanna.

Tá an débhríocht seo, cumas qubits chun 'a bheith' agus 'gan a bheith' bunaithe ar éifeacht chandamach ar a dtugtar superposition (is é seo an giota nuair a chloiseann tú faoi chait marbha de ghnáth). Tá an dara éifeacht chandamach ann freisin ar a dtugtar ceangal, a ligeann duit na coirnéil go léir a nascadh le chéile. Nuair a chuireann tú iad uile i riocht sár-shuímh agus iad a chur i mbaol, bíonn tionchar ag casadh duine ar casadh na ndaoine eile go léir. Fiú dá gcuirfí ar dhá cheann eile na cruinne é, d’fhágfadh athrú i gciúbán fite fuaite go mbeadh na cinn eile ag rince i dteannta a chéile foirfe ar an toirt. Thug Einstein an t-ainm seo ar “ghníomh scanrúil i gcéin.”

Nuair a shocraíonn tú qubits ar an mbealach seo, is féidir leat a lán ríomhanna a dhéanamh ag an am céanna. Déanann ríomhaire rialta iarracht fadhb a réiteach ar an mbealach céanna a d’fhéadfá iarracht a dhéanamh chun lúbra a éalú, ag iarraidh gach conair a d’fhéadfadh a bheith ann, ag dul ar ais ag foircinn marbha, go dtí go bhfaighidh tú an bealach amach sa deireadh. Ach is féidir le ríomhaire chandamach na cosáin go léir a thriail ag an am céanna - i ndáiríre, an aicearra a aimsiú. Is é an chúis atá leis seo ná toisc go n-éiríonn na féidearthachtaí craiceáilte go han-tapa. Dá nascfá ach 1,000 coiscín i bhforshuíomh a ligfeadh duit gach uimhir a léiriú ó 1 go 10 ^ 300. Tá timpeall 10 ^ 78 go 10 ^ 82 adamh sa chruinne aitheanta.

Ag an bpointe seo, tosaíonn ár n-intinn go léir ag pléascadh.

Seo an áit a dtosaíonn iriseoirí ag éirí leisciúil. Tuar breathless breathless faoin gcaoi a bhféadfadh ríomhairí chandamach fóin nua ghreannmhara a thabhairt dúinn, réamhaisnéis na haimsire a fheabhsú, subha tráchta a chríochnú, ligean dúinn an chonaic a insamhail agus síocháin an domhain a réiteach. Tá an stuif seo hype agus tiomáineann sé cnónna innealtóirí ríomhaireachta chandamach fíor-domhain.

Tagann an fhadhb nuair a dhéanann tú iarracht a dhéanamh ar a bhfuil ar siúl leis na coirníní - nuair a osclaíonn tú an bosca leis an gcat ann. Samhlaigh hustler sráide ag imirt na cupáin agus cluiche liathróid, ach amháin in ionad trí chupán, tá 1,000 aici, agus in ionad liathróid, tá peanut nó caisiú i ngach cupán. Nuair a bhíonn na cupáin go léir aghaidh síos d’fhéadfadh go mbeadh aon teaglaim istigh iontu, agus tá a gcuid fait ceangailte go léir. Tá siad i riocht sár-shuímh.

Mar sin féin, ciallaíonn sé sin freisin chomh luath agus a thógann sí cupán amháin chun a bhfuil thíos a nochtadh, tá sé cosúil lena dhorn a bhacadh ar an mbord; titeann na cupáin eile go léir freisin. Cinnte, tá liosta ollmhór de chomhcheangail fhéideartha agat - ach ní féidir leat rochtain a fháil ar an liosta ach trí thomhas a dhéanamh, ar eachtra millteach é nach dtáirgeann ach toradh randamach amháin. Sa chás sin, féadfaidh tú gnáth ríomhaire a úsáid nó fiú bonn a smeach.

Seo an chuid nach gcloiseann tú faoi sna hailt eolaíochta móréilimh.

Is é an rún salach a bhaineann le ríomhaireacht chandamach ná nach mbraitheann sé i ndáiríre ar qubit a bheith 1 agus 0 ag an am céanna. Ina áit sin tá sé bunaithe ar uimhreacha ar a dtugtar amplitudes a ritheann ar speictream, agus a d’fhéadfadh a bheith ina n-uimhreacha dearfacha, diúltacha nó fiú casta. Is é an sprioc rudaí a chóragrafaíocht ionas go mbeidh amplitudes dearfacha ag cuid de na cosáin atá i gceannas ar gach freagra mícheart agus go bhfuil amplitudes diúltacha ag cuid eile, ag cealú a chéile, agus treisíonn na cosáin as a dtagann an freagra ceart.

Smaoinigh air cosúil le go leor patrún tonnta a mhúscailt, iarracht a dhéanamh na beanna agus na troughs a oibriú amach, agus an sreabhadh a threorú i dtreo an fhreagra cheart. Agus ós rud é nach mbíonn a fhios againn go ginearálta cad é an freagra roimh ré, ní ceist shimplí é ach cainéal amháin a leagan amach, ach iarracht a dhéanamh tacar tonnta a mhúscailt san aigéan oscailte a thagann le chéile ar bhealach éigin chun ceann mór a dhéanamh splancscáileán.

Chun cúrsaí a dhéanamh níos casta fós, is cosúil gurb é an qubit an diva deiridh. Éilíonn sé aonrú foirfe. Féadann an tonnchrith is lú ó adamh in aice láimhe a bheith ina chúis le qubit tantrum chandamach a chaitheamh, agus a superposition a chailleadh. Is é an deacracht ná staid íogair superposition agus entanglement a choinneáil fada go leor chun ríomh a reáchtáil - a dtugann fisiceoirí chandamach “am comhleanúnachais” air.

Is é sin le rá, ní amháin gur bealach bunúsach nua é an ríomhaireacht chandamach chun ríomhaireacht a dhéanamh, is dúshlán innealtóireachta an-deacair é freisin.

Déanann an cartún seo obair i bhfad níos fearr ná sinne ag míniú na rudaí seo go léir. Cliceáil le haghaidh an leagan iomlán.

Ní bheidh ríomhaire chandamach ag déanamh go rithfidh d’fhón cliste níos gasta nó go mbeidh an chéad ghlúin eile de chúntóirí gutha mar thoradh air. Ní bheidh sé níos fearr ag imirt Téigh, ag sceidealú eitiltí aerlíne nó ag cruthú teoirimí. I bhformhór na gcásanna, bíonn sé níos deacra ná na rudaí seo a dhéanamh le ríomhaireacht chandamach.

Mar sin, cén fáth é a dhéanamh?

Cén fáth, in ainneoin na ndeacrachtaí, go bhfuil an rás chun an chéad ríomhaire chandamach praiticiúil a thógáil ar cheann de mhórdhúshláin eolaíochta ár linne, ina raibh na mílte fisiceoirí agus innealtóirí páirteach ag an iliomad institiúidí taighde atá scaipthe ar fud na cruinne?

Is é an fáth go bhfuil dhá thasc shonracha ann a mbeadh ríomhaire chandamach iontach iontach. Is é an chéad cheann cripteagrafaíocht, an duais mhór airgid sa ghnó ríomhaireachta chandamach. Tá an chuid is mó de chórais chripteagrafacha an lae inniu ag brath ar an deacracht mhór atá ann táirge de dhá phríomhuimhir mhóra a chur san áireamh. Ciallaíonn nádúr speisialta ríomhaire chandamach gur chóir go mbeadh sé seo furasta, rud a fhágfadh go mbeadh na córais criptithe reatha i léig. Beart an-mhór a bheadh ​​anseo agus sin an fáth go bhfuil spiairí, baincéirí agus cuideachtaí ardteicneolaíochta go léir ag caitheamh an oiread sin airgid ar an bhfadhb.

Is é an dara rud a dhéanfadh ríomhairí chandamach go maith ná córais chandamach eile a insamhladh. Dhéanfadh sé sin réabhlóidiú ar ár gcumas insamhaltaí de chórais bhitheolaíocha a reáchtáil, ábhair sár-iompair a thuiscint agus ceimic chandamach a dhéanamh amach, gan trácht ar fhisic chandamach féin.

Go luath i mí na Bealtaine 2017, níor éirigh le taighdeoirí ach ríomhairí 6 qubit in-ríomhchláraithe a thógáil agus córais tástála 10 go 20 qubit níos leochailí. Creideann cos istigh sa tionscal gurb é áit éigin idir 30 agus 100 coirnéal an áit a dtosaíonn luach tráchtála a bheith ag ríomhairí chandamach, agus gur dóigh go mbeidh na córais sin ar díol laistigh de dhá go cúig bliana. Tá na tionscadail is geallta ag Microsoft, IBM, Ollscoil Oxford agus b’fhéidir roinnt saotharlanna sa tSín. Is é an tosaitheoir áfach ná foireann ag Google atá ag obair faoi fhear darb ainm John Martinis. Tá sé chnapán eagraithe sa tslis is déanaí atá acu i gcumraíocht 2x3, rud a chruthaíonn go n-oibríonn an teicneolaíocht nuair a bhíonn na coirnéil taobh le taobh seachas líne dhíreach.

Agus ansin tá D-Wave ann, an chuideachta a choinníonn ag déanamh ceannlínte. Níos luaithe i mbliana, bhí dornán preaseisiúintí ag rá gur thóg siad ríomhaire chandamach le 2000 qubits. Cé go bhfuil a sceallóga ag brath ar éifeachtaí chandamach, ní ríomhairí fíor-chandamach iad. Ina áit sin braitheann siad ar phróiseas ar a dtugtar annealing, ina mbíonn a lán lúb sár-iompair a mbíonn a réimsí maighnéadacha ag idirghníomhú lena chéile. Chun réiteach a fháil tosaíonn tú le go leor fuinnimh ionas gur féidir leis na maighnéid smeach anonn is anall go héasca. De réir mar a fhuaraíonn tú go mall, socraíonn na maighnéid smeach de réir mar a shroicheann an réimse foriomlán stáit fuinniúla níos ísle agus níos ísle, go dtí go reonn tú na maighnéid sa stát fuinnimh is ísle. Ina dhiaidh sin, léann tú treoshuíomh gach maighnéad agus sin réiteach na faidhbe.

Go teicniúil, cé gur coirnéil iad seo, níl siad fite fuaite i gceart, tá a staid chandamach níos leochailí, agus níl a n-ionramháil chomh beacht. Mar sin, cé go n-úsáideann D-Wave feiniméin chandamach ina bhfeistí, níl aon amhras ann an féidir iad a úsáid riamh chun fadhbanna an domhain a réiteach níos gasta ná ríomhairí clasaiceacha. Go bunúsach, tá cinneadh déanta ag D-Wave dul chomh fada agus is féidir le qubits, gan a bheith buartha faoina saolré, a gcomhleanúnachas nó a gceartú earráide. Smaoinigh orthu mar chur chuige salach, áit a bhfuil an chuid is mó de ghrúpaí eile ag iarraidh an cur chuige glan a ghlacadh. B’fhéidir go n-oibreodh sé amach - mar a bhí ag cineálacha cur chuige salach san am atá thart go minic - ach tá riosca ollmhór glactha acu agus go dtí seo níl aon fhianaise ann a thabharfadh le fios nach bhfuil sna córais D-Tonn ach ailtireacht ríomhaireachta neamhthraidisiúnta nach ionann agus córais ghasta eile. .

Mar sin an chéad uair eile a fheiceann tú alt ag rá gur infheistigh banc éigin i ríomhaireacht chandamach, nó go bhfuil ardcheannas chandamach bainte amach ag saotharlann taighde éigin sa tSín, tochailt beagán níos doimhne. Tá súil againn gur thugamar go leor brathadóir bullshit duit. Má tá tú riamh i bhfostú, féach ar Scott Aaronson, a ndearna muid bradaíl liobrálach sa phost seo. Reáchtálann sé blag darb ainm Shtetl-Optimized.

B’fhéidir gurb é an ceacht is tábhachtaí le baint as seo go léir ná go bhfuil ríomhaireacht chandamach níos lú de rud teicneolaíochta, cosúil le micrishlis, nó headset réaltachta fíorúil, agus níos mó de rud eolaíochta, cosúil leis an Large Hadron Collider nó an géanóm a mhapáil. Má fhaighimid i gceart é, beimid in ann an chuid is mó de chripteagrafaíocht an domhain a bhriseadh, an chruinne a insamhladh ar an scála adamhach, agus léargas nua ríthábhachtach a fháil faoi dhomhantarraingt chandamach. Is iad sin roinnt feidhmchlár iontach iontach.

Ach is rud bunúsach nua é freisin, fadhb ar fiú í a réiteach inti féin agus san eolaíocht. Ar an gcaoi chéanna a thógamar meaisíní dochreidte i gcónaí chun ár dteoiricí a dhearbhú, is cosúil gur fiú ríomhaire chandamach inscálaithe a thógáil, agus ar an gcaoi sin a chruthú go bhfuil an chumhacht ríomhaireachtúil ollmhór seo ag ár Cruinne faoina dromchla. Is cosúil gur sprioc réasúnta maith é sin dúinn.

Cothaíonn géarchor na todhchaí smaointeoireacht chliste, dóchasach don todhchaí. Cuidímid le daoine tuiscint a fháil ar a bhfuil ar theorainneacha na heolaíochta, na teicneolaíochta agus dul chun cinn an duine, agus a chiallaíonn sé don chine daonna

Líontar ár nuachtlitir coicísiúil le scéalta faoi dhaoine ó gach cearn den phláinéid atá ag úsáid eolaíochta agus teicneolaíochta chun an domhan a dhéanamh ina áit níos fearr.

Is féidir leat breith orainn freisin ar Facebook | Twitter