▷ Ano ang isang quantum processor at paano ito gumagana?

Maaari kang magtataka kung ano ang isang quantum processor at paano ito gumagana ? Sa artikulong ito susuriin natin sa mundong ito at subukang matuto nang higit pa tungkol sa kakaibang pagiging ito na marahil sa isang araw ay magiging bahagi ng aming magagandang chassis ng RGB, kabuuan ng kurso.

Indeks ng nilalaman

Tulad ng lahat ng bagay sa buhay na ito, ikaw ay umaangkop o mamatay. At ito ang tiyak na nangyayari sa teknolohiya at hindi tiyak sa isang saklaw ng milyun-milyong taon bilang mga buhay na nilalang, ngunit sa isang bagay ng mga taon o buwan. Ang teknolohiya ay sumusulong sa isang nakakalasing tulin ng lakad at ang mga malalaking kumpanya ay patuloy na nagbabago sa kanilang mga elektronikong sangkap. Ang higit na kapangyarihan at mas kaunting pagkonsumo upang maprotektahan ang kapaligiran ay ang mga lugar na naka-istilong ngayon. Naabot namin ang isang punto kung saan ang miniaturization ng integrated circuit ay halos umabot sa pisikal na limitasyon. Sinabi ng Intel na ito ay magiging 5nm, lampas na walang magiging wastong Batas sa Moore. Ngunit ang isa pang figure ay nakakakuha ng lakas, at ito ang processor ng quantum. Sa lalong madaling panahon nagsisimula kaming ipaliwanag ang lahat ng mga pakinabang nito.

Sa pamamagitan ng IBM bilang isang nauna, ang mga pangunahing kumpanya tulad ng Microsoft, Google, Intel at NASA ay pinalakas sa isang labanan upang makita kung sino ang maaaring magtayo ng pinaka maaasahan at malakas na processor ng kabuuan. At ito ay tiyak na malapit na hinaharap. Nakita namin kung ano ang tungkol sa lahat ng processor na ito

Kailangan ba natin ng isang processor ng kabuuan

Ang kasalukuyang mga nagproseso ay batay sa mga transistor. Gamit ang isang kumbinasyon ng mga transistor, ang mga logic gate ay binuo upang maproseso ang mga de-koryenteng signal na dumadaloy sa kanila. Kung sumali kami sa isang serye ng mga lohikal na pintuan makakakuha kami ng isang processor.

Ang problema ay sa pangunahing yunit nito, ang mga transistor. Kung pinapaliit natin ang mga ito, maaari tayong maglagay ng higit pa sa isang lugar, na nagbibigay ng mas maraming kapangyarihan sa pagproseso. Ngunit syempre, mayroong isang pisikal na limitasyon sa lahat ng ito, kapag naabot namin ang mga transistor na maliit na sila ay nasa pagkakasunud-sunod ng mga nanometer, nakakahanap kami ng mga problema para sa mga electron na nagpapalipat-lipat sa loob ng mga ito upang gawin ito nang tama. May posibilidad na ang mga ito ay madulas sa kanilang channel, makabangga sa iba pang mga elemento sa loob ng transistor at maging sanhi ng mga pagkabigo sa kadena.

At ito ang tiyak na problema, na kasalukuyang narating namin ang limitasyon ng kaligtasan at katatagan sa paggawa ng mga processors gamit ang mga klasikong transistor.

Pag-compute ng dami

Ang unang bagay na dapat nating malaman ay kung ano ang quantum computing, at hindi madaling ipaliwanag. Ang konsepto na ito ay umalis mula sa alam natin ngayon bilang klasikal na computing, na gumagamit ng mga bits, o mga estado ng binary na "0" (0.5 volts) at "1" (3 volts) ng isang de-koryenteng salpok upang mabuo ang mga lohikal na kadena ng computable na impormasyon.

Uza.uz font

Ang kabuuan ng computing para sa bahagi nito ay gumagamit ng term na qubit o cubit upang mag-refer sa maaaring kumilos na impormasyon. Ang qubit ay hindi lamang naglalaman ng dalawang estado tulad ng 0 at 1 ngunit ito ay may kakayahang sabay-sabay na naglalaman ng 0 at 1 o 1 at 0, iyon ay, maaari itong magkaroon ng dalawang estado sa parehong oras. Nangangahulugan ito na wala kaming isang elemento na tumatanggap ng mga hiwalay na halaga ng 1 o 0, ngunit, dahil maaari itong maglaman ng parehong mga estado, mayroon itong patuloy na kalikasan at sa loob nito, ang ilang mga estado na magiging higit at hindi matatag.

Ang mas qubits ang mas maraming impormasyon ay maaaring maiproseso

Tiyak sa kakayahang magkaroon ng higit sa dalawang estado at magkaroon ng ilan sa mga ito nang sabay, ay namamalagi ang kapangyarihan nito. Maaaring makagawa tayo ng higit pang mga kalkulasyon nang sabay-sabay at sa mas kaunting oras. Ang mas qubits ang mas maraming impormasyon ay maaaring maiproseso, sa ganitong kahulugan ito ay katulad ng tradisyonal na mga CPU.

Paano gumagana ang isang computer ng kabuuan

Ang operasyon ay batay sa mga batas sa kabuuan na namamahala sa mga particle na bumubuo sa quantum processor. Ang lahat ng mga partikulo ay may mga elektron bilang karagdagan sa mga proton at neutron. Kung kumuha kami ng mikroskopyo at makita ang isang daloy ng mga partikulo ng elektron, makikita natin na mayroon silang isang pag-uugali na katulad ng mga alon. Ang nakikilala sa isang alon ay ito ay isang transportasyon ng enerhiya nang walang transportasyon ng bagay, halimbawa, tunog, ang mga ito ay mga panginginig na hindi natin nakikita, ngunit alam natin na sila ay naglalakbay sa pamamagitan ng hangin hanggang sa maabot nila ang ating mga tainga.

Well, ang mga electron ay mga particle na may kakayahang kumilos alinman bilang isang maliit na butil o bilang isang alon at ito ang dahilan kung bakit ang overlay ng estado at 0 at 1 ay maaaring mangyari nang sabay. Ito ay kung ang mga anino ng isang bagay ay inaasahang, sa isang anggulo nakita namin ang isang hugis at isa pa. Ang pagsasama ng dalawang anyo ay ang hugis ng pisikal na bagay.

Kaya sa halip na dalawang mga halaga ng 1 o 0 na alam natin bilang mga bit, na batay sa mga de-koryenteng boltahe, ang processor na ito ay maaaring gumana sa mas maraming mga estado na tinatawag na quanta. Ang isang kabuuan, bilang karagdagan sa pagsukat ng pinakamababang halaga na maaaring makuha ng isang magnitude (halimbawa 1 boltahe), ay may kakayahang masukat ang pinakamaliit na posibleng pagkakaiba-iba na maaaring maranasan ng parameter na ito kapag dumadaan mula sa isang estado patungo sa isa pa (halimbawa, pag-iiba ang hugis ng isang bagay sa pamamagitan ng dalawang sabay na mga anino).

Maaari tayong magkaroon ng 0, 1 at 0 at 1 sa parehong oras, iyon ay, ang mga bit na superimposed sa tuktok ng bawat isa

Upang maging malinaw, maaari tayong magkaroon ng 0, 1 at 0 at 1 nang sabay, iyon ay, ang mga bit na superimposed sa itaas ng bawat isa. Ang mas qubits, ang higit pang mga piraso na maaari nating magkaroon sa itaas ng bawat isa at pagkatapos ay higit pang mga halaga na maaari nating magkasama. Sa ganitong paraan, sa isang 3-bit na processor, kailangan nating gawin ang mga gawain na mayroong isa sa mga 8 halagang ito, ngunit hindi hihigit sa isa sa isang pagkakataon. sa kabilang banda, para sa isang 3 qubit processor magkakaroon kami ng isang maliit na butil na maaaring tumagal ng walong estado nang sabay-sabay at pagkatapos ay magagawa natin ang mga gawain na may walong operasyon nang sabay-sabay

Upang mabigyan kami ng isang ideya, ang pinakamalakas na yunit ng processor na nilikha ng kasalukuyan ay may kapasidad ng 10 teraflops o kung ano ang parehong 10 bilyong lumulutang na operasyon sa bawat segundo. Ang isang 30-qubit processor ay maaaring gawin ang parehong bilang ng mga operasyon. Ang IBM ay mayroon nang isang 50-bit na quantum processor at nasa eksperimentong yugto pa rin ang teknolohiyang ito. Isipin kung hanggang saan kami makakapunta, dahil nakikita mo ang pagganap ay mas mataas kaysa sa isang normal na processor. Bilang ang qubits ng isang pagtaas ng dami ng processor, ang mga operasyon na maaari itong magsagawa ng maraming exponentially.

Paano ka makakalikha ng isang processor ng kabuuan

Salamat sa isang aparato na may kakayahang magtrabaho sa patuloy na mga estado sa halip na magkaroon lamang ng dalawang posibilidad, posible na muling pag-isipan muli ang mga problema na hanggang ngayon ay imposible na malutas. O malutas din ang mga kasalukuyang problema sa isang mas mabilis at mas mahusay na paraan. Ang lahat ng mga posibilidad na ito ay binuksan gamit ang isang makina na dami.

Upang "masukat" ang mga katangian ng mga molekula, dapat nating dalhin ang mga ito sa mga temperatura na malapit sa ganap na zero.

Upang makamit ang mga estado na ito, hindi namin maaaring gamitin ang mga transistor batay sa mga impulses na de koryente na sa wakas ay alinman sa isang 1 o isang 0. Upang gawin ito, kakailanganin nating tumingin nang higit pa, lalo na sa mga batas ng pisika ng dami. Kailangan nating tiyakin na ang mga qubit na ito, pisikal na nabuo ng mga particle at molekula, ay may kakayahang gumawa ng isang bagay na katulad ng ginagawa ng mga transistor, iyon ay, ang pagtatatag ng mga relasyon sa pagitan nila sa isang kinokontrol na paraan upang maihandog nila sa amin ang impormasyong nais namin.

Ito ang tunay na kumplikado at ang paksa na mapagtagumpayan sa kabuuan ng computing. Upang "masukat" ang mga katangian ng mga molekula na bumubuo sa processor, dapat nating dalhin ang mga ito sa mga temperatura na malapit sa ganap na zero (-273.15 degree Celsius). Upang malaman ng makina kung paano makilala ang isang estado mula sa iba pa, kailangan nating gawin silang magkakaiba, halimbawa ng isang kasalukuyang ng 1 V at 2 V, kung naglalagay kami ng isang boltahe ng 1.5 V, hindi alam ng makina na ito ay isa o iba pa. At ito ang dapat makamit.

Mga kawalan ng computing ng kabuuan

Ang pangunahing disbentaha ng teknolohiyang ito ay tiyak na sa pagkontrol sa iba't ibang mga estado sa pamamagitan ng kung saan ang bagay ay maaaring pumasa. Sa sabay-sabay na mga estado, napakahirap na magsagawa ng matatag na pagkalkula gamit ang mga algorithm ng dami. Ito ay tinatawag na hindi pagkakapare-pareho ng dami, bagaman hindi kami pupunta sa mga hindi kinakailangang hardin. Ang dapat nating maunawaan ay ang mas maraming qubits na magkakaroon tayo ng mas maraming mga estado, at mas malaki ang bilang ng mga estado ng mas maraming bilis na magkakaroon tayo, ngunit mas mahirap ding kontrolin ay ang mga pagkakamali sa mga pagbabago ng bagay na nagaganap.

Bukod dito, ang mga panuntunan na namamahala sa mga estado ng dami na ito ng mga atoms at mga partido ay nagsasabi na hindi namin magagawang obserbahan ang proseso ng pag-compute habang nagaganap ito, dahil kung makagambala namin ito, ang mga superimposed na estado ay ganap na masisira.

Ang mga estado ng dami ay marupok, at ang mga computer ay dapat na ganap na ihiwalay sa ilalim ng vacuum at sa mga temperatura na malapit sa ganap na zero upang makamit ang isang rate ng pagkakamali ng pagkakasunud-sunod ng 0.1%. Alinmang mga tagagawa ng likidong paglamig ay naglalagay ng mga baterya o naubusan kami ng computer na kabuuan para sa Pasko. Dahil sa lahat ng ito, hindi bababa sa katamtamang termino ay magkakaroon ng mga computer na kabuuan para sa mga gumagamit, marahil maaaring mayroong ilan sa mga ipinamamahagi sa buong mundo sa mga kinakailangang kondisyon at maaari nating ma-access ang mga ito sa pamamagitan ng internet.

Gumagamit

Sa kanilang lakas ng pagproseso, ang mga prosesor na ito ay higit sa lahat ay gagamitin para sa pagkalkula ng pang-agham at upang malutas ang mga naunang hindi malulutas na mga problema. Ang una sa mga lugar ng aplikasyon ay posibleng kimika, tiyak dahil ang processor ng kabuuan ay isang elemento batay sa kimika ng butil. Salamat sa isang ito ay maaaring pag-aralan ang mga estado ng dami ng bagay, ngayon imposible upang malutas ng maginoo computer.

• Inirerekumenda naming basahin ang pinakamahusay na mga processors sa merkado

Pagkatapos nito maaari itong magkaroon ng mga aplikasyon para sa pag-aaral ng genome ng tao, ang pagsisiyasat ng mga sakit, atbp. Ang mga posibilidad ay napakalaki at ang mga paghahabol ay totoo, kaya maghintay lamang kami. Maghahanda kami para sa pagsusuri ng processor ng quantum!