Ríomhaireacht Quantum: a craiceáilte

(íomhá go hiomlán neamhábhartha a bhreathnaíonn go deas chun aird a bhailiú)

Táimid ag cloisteáil faoi ríomhaireacht chandamach le tamall maith anois, ach a bhfuil i ndán don hype. Tá ríomhairí chandamach i bhfad níos gasta ná ríomhairí clasaiceacha (an gléas atá á úsáid agat chun an post seo a léamh) agus mar sin an bhfuil siad chun ár ríomhairí reatha a chur i léig?

Nah, ní dóigh liom go bhfuil. D’fhorbródh próiseálaí chandamach mar chineál comhphróiseálaí a chónóidh in aice le gnáth-LAP chun cabhrú leis i dtascanna a bhaineann leas as comhthreomhaireacht chandamach. Mar sin, déanaimis an pointe a bhaint amach anseo, mar sin nach bhfuil ríomhairí chandamach níos gasta ná ríomhairí clasaiceacha i ngach cás? Níl siad.

Mar sin, cad é comhthreomhaireacht chandamach agus conas is féidir le ríomhaire chandamach úsáid a bhaint as. Chun a bheith eolach ar an gcaoi a mbaineann ríomhaire chandamach leas as comhthreomhaireacht chandamach ní mór dúinn a bheith ar an eolas i dtosach conas a réitíonn ríomhaire clasaiceach fadhb.

Cuir i gcás go bhfuil lúbra mar seo againn

(lúbra)

Conas a théann ríomhaire clasaiceach i ngleic leis an réiteach seo (simplithe)

  • Roghnaigh bealach tosaigh
  • Déan iarracht bogadh isteach ar chlé, ar dheis nó ar aghaidh (ní ar gcúl)
  • Seiceáil an bhfuil tú lasmuigh den chathair ghríobháin
  • Mura bhfuil tú lasmuigh déan céim 1 arís
  • Más é an t-aon bhealach le bogadh ar gcúl tá tú gafa.
  • Marcáil an bealach mar bhealach neamhbhailí agus déan na céimeanna arís ón tús agus seachain na céimeanna as a dtagann bealaí neamhbhailí.
  • Faoi dheireadh roghnóimid an bealach ceart trí ár mbealach a réiteach trí gach réiteach

Tógann sé seo an-chuid ama. Bealach amháin chun an próiseas seo a dhúnadh ná trí chroíthe LAP iolracha a úsáid chun ilbhealaí a sheiceáil ag an am céanna ag ligean do scála líneach comhréireach le líon croíthe LAP. Ach braitheann an luas uasta is féidir leat a bheith agat ar líon na gcroí LAP is gnách go mbíonn tú timpeall 4-16 i bhformhór na gcásanna.

Is féidir leat iarracht GPU a úsáid a bhfuil 1000-4000 croíthe ann chun 4000 bealach a sheiceáil ag an am céanna chun luasghéarú i bhfad níos fearr a bhaint amach. Ach má tá milliún bealach féideartha agat, bíonn sé an-deacair do ghnáthphróiseálaithe an gcathair ghríobháin a réiteach mar a bhraitheann sé an líon croíthe le haghaidh luasghéarú. Mar sin, conas a réiteoidh próiseálaí chandamach an gcathair ghríobháin?

Tá sé an-simplí nach bhfuil próiseálaí chandamach teoranta ag líon na gcroí is féidir leis leas a bhaint as comhthreomhaireacht chandamach chun gach bealach a sheiceáil in aon turas amháin. Is cosúil go bhfuil sé craiceáilte. Conas a dhéanann ríomhaire chandamach é seo, conas is féidir leis ilbhealaí a sheiceáil ag an am céanna Déanann sé é seo trí superposition a úsáid.

Qubits: coibhéis chandamach na ngiotán rialta

Déanann gnáth-ríomhairí ríomh ag baint úsáide as giotáin ar féidir leo dhá stát ar leith a stóráil 0 nó 1, ach úsáideann ríomhairí chandamach coirnéil ar féidir leo a bheith 0 agus 1 ag an am céanna, huh?

Giotán clasaiceach vs Qubit

B’fhéidir gur fhoghlaim an chuid is mó dínn go léiríonn aonaid ábhair an-bheag (leictreon) airíonna an dá thonn ábhair, ar dhá stát ar leith iad. Bhuel taispeánann siad airíonna tonn agus ábhair ag an am céanna, agus mar sin tá siad ann go liteartha i 2 stát ar leith ag an am céanna. Úsáideann giotán chandamach superposition freisin agus is féidir é a bheith 1,0 agus superposition 1 agus 0.

I ngiotán clasaiceach léiríonn ardvoltas 1 agus léiríonn voltas íseal nialas a fhágann gur féidir na stáit ar leith a thomhas. I gcoirnéil conas is féidir linn an stát superposition a thomhas?

Superposition: "mar sin tá tú marbh agus beo ag an am céanna?"

Bhuel is stát é an superposition sula ndéantar é a thomhas agus níl aon bhealach níos fearr ann chun é a mhíniú ná trí leagan “simplithe” de thurgnamh smaoinimh Schroedinger a úsáid. Chuir Glasro a cat faoi ghlas i mbosca miotail le adamh radaighníomhach. Anois tá seans 50-50 ann go bhféadfadh an t-adamh dul faoi dhíscaoileadh radaighníomhach agus go bhfaigheann an cat bás ina dhiaidh sin ó nimhiú radaíochta nó nach ndéantar an t-adamh a dhíscaoileadh agus go maireann an cat chun an scéal a insint. Ní féidir a fhios againn ach an bhfuil an cat marbh nó beo nuair a osclaímid an bosca ach mar atá ann an dóchúlacht chéanna go mbeidh an cat marbh nó beo nuair nach n-osclaítear an bosca, deirimid go bhfuil an cat marbh agus beo (sár-sheasamh) nuair nach n-osclaítear an bosca agus go n-athraíonn sé go marbh nó beo nuair a osclaíonn tú an bosca , is é sin má osclaíonn tú an bosca agus má fuair tú an cat marbh, ní raibh sé marbh roimhe seo ach d’éag tú an toirt a d’oscail tú an bosca chun toradh an turgnaimh a thomhas. Go bunúsach mharaigh tú an cat nuair a d’oscail tú an bosca :(. Fágann tú athchasadh agus smaoineamh ar an méid a tharla anseo.

Baineann Qubits úsáid as an stát superposition chun comhthreomhaireacht chandamach a bhaint amach. Sampla eile a chabhróidh leis an gcoincheap a thuiscint is turgnamh tossing mona. Má ghlactar leis go gcaithfidh tú bonn a chaitheamh, is é an toradh a d’fhéadfadh a bheith air ná ceann nó eireaball (0 agus 1), nuair má chaitheann tú an bonn tá an dóchúlacht chéanna ann gur féidir ceann nó eireaball a bheith sa stát deiridh agus go mbeidh sár-staid mar thoradh air. Nuair a thuirlingíonn an bonn i do lámh ag an toirt sin táimid ag cur na mona as stát superposition go sainiúil ceann (ceachtar ceann nó eireaball). Nuair a fhaigheann tú ceann ar an saol seo tá domhan comhthreomhar ann inar toradh eireaball a bhí sa bhonn. Is féidir le ríomhaire chandamach an coincheap domhanda comhthreomhar seo a úsáid chun gach staid is féidir de thoradh a ríomh in aon ríomh amháin. Seo mar a dhéanaimid comhthreomhaireacht chandamach a úsáid chun fadhbanna a réiteach. Is é sin más féidir le ríomhaire clasaiceach giota amháin a úsáid chun stát amháin a léiriú. . . . . . (0 nó 1) in am is féidir le qubit ionadaíocht a dhéanamh ar 2 stát (0 agus 1 araon). Tá an-spéis ag an gcaoi a bhfuil scálaí ríomhaire chandamach agus líon na gcnapán ann. Má úsáidtear 3 ghiotán chlasaiceacha chun uimh a léiriú, ní féidir leo ach stát amháin a léiriú m.sh. (000,001,010,111) srl in am ach is féidir le 3 chiúb 8 de na stáit uile is féidir ag an am céanna ag baint úsáide as sár-shuíomh (qqq inar féidir le gach q a bheith 0 nó 1) agus mar sin an rud a thógann ríomhaire clasaiceach 8 ríomhanna ní thógann sé ach ríomh amháin. Nuair a mhéadaíonn líon na gcnapán na sonraí a mhéadaíonn ríomhaire chandamach go heaspónantúil mar 2 ^ n i gcás gurb é n an líon qubits.so a mhéadaíonn gach qubit cumas ríomhaire chandamach chun sonraí a dhúbailt, táimid ag feiceáil anois méadú de 10-12 qubit gach bliain a aistríonn go luasghéarú de mhéid 1024-4096 ná ríomhaire chandamach a táirgeadh an bhliain roimhe sin, atá gigantic i gcomparáid leis an mbuaic-luas a réamh-mheastar le dlí na móna do LAPanna.

Teagmháil chandamach: "tá cumhacht an ghrá níos gasta ná solas"

Feiniméan eile a mbainimid úsáid aisti i ríomhairí chandamach is ea é a bheith fite fuaite. Má thógann muid 2 leictreon agus iad a chur i gceangal ansin tá siad comhghaolmhar má dhéanaimid iarracht athrú a dhéanamh ar cheann amháin chuirfeadh sé isteach ar an leictreon eile ar an toirt. Cuir i gcás go dtógfaimid 2 leictreon agus go dtéann siad i bhfostú ansin agus geata cnot á úsáid againn agus cuirimid iad i riocht sár-shuímh agus tógann muid iad go foircinn na cruinne. Anois tá an dóchúlacht chéanna ag an dá leictreon go mbeidh siad i deiseal nó i casadh tuathalach. tomhaiseann muid leictreon agus aimsímid a casadh, athraíonn an gníomh seo casadh an leictreon eile atá fite fuaite sa treo eile. Tá an gníomh meandarach seo níos gasta ná luas an tsolais, ach thuar Einstein nach féidir le haon rud taisteal níos gasta ná solas. ar a dtugtar an gníomh spooky seo i gcéin.

(spooky go deimhin)

Mar sin d’fhéadfá a bheith ag smaoineamh “is cosúil go bhfuil an teicneolaíocht ríomhaireachta Quantum seo chomh todhchaíoch níl aon bhealach ann go mbeinn in ann ríomhaire chandamach a úsáid am ar bith sa deich mbliana seo“ níl tú mícheart is féidir leat ríomhaire chandamach a úsáid anois. Soláthraíonn BEM go bhfuil tú fíor-chandamach. ríomhaire le tinker le 5 qubits mar atá anois

Is iad fíorfheidhmchláir ríomhairí chandamach in insamhalta próitéine agus criptiú scáineadh. Is í an eochair don chriptiú ná go bhfuil príomhfhachtóirí líon an-mhór neamh-inchúlghairthe go praiticiúil agus is féidir leat an uimhir a ghiniúint ó na príomhfhachtóirí trí iad a iolrú ach ní féidir leat na príomhfhachtóirí a ghiniúint ar ais ón uimhir go héasca. Iarrachtaí ar é seo a réiteach ba ea trí na teaglamaí féideartha uile a bhrú ceann ar cheann a thógfadh níos mó ama ná aois na cruinne. Ach má athraíonn ríomhairí Quantum an cluiche a athrú, is féidir le ríomhairí chandamach dul tríd na réitigh ag an am céanna ag baint úsáide as comhthreomhaireacht chandamach a fhágann nach bhfuil gach criptiú nua-aimseartha inúsáidte. Ach ná bíodh imní ort tar éis teacht na ríomhairí chandamach bheadh ​​cripteagrafaíocht ar a dtugtar cripteagrafaíocht iar-chandamach atá neamh-inúsáidte go praiticiúil fiú do ríomhairí chandamach.

Faightear feidhmchláir nua ríomhairí chandamach gach lá le IBM ag tuar go rachadh ríomhairí chandamach go príomhshrutha laistigh de 5 bliana agus is cosúil nach bhfuil am níos fearr ann dul i mbun ríomhaireachta chandamach ná anois. Mar sin féin seachas fanacht go dtiocfaidh do macbook faoi thiomáint chandamach triail a bhaint as Taithí IBM Q.