Eòlaichean giullachair: air an tuairisgeul, prionnsabal obrachadh

Eòlaichean coimpiutaireachd, co-dhiù ann an teòiridh, iomradh a thoirt air beagan deicheadan. Nuadh-sheòrsa innealan a 'cleachdadh neo-chlasaigeach cuspairean meacanaigeach airson a dh'fhaodadh a bhith a' làimhseachadh dàta untold suimean, air a bhith mòr fuasgladh. A rèir an luchd-leasachaidh, bha 's dòcha am buileachadh as ionnsaichte teicneòlas a-riamh a chruthachadh. Pròiseasaran eòlaichean ag obair aig ìrean de chùis, a 'chinne-daonna air a bhith ainmeil bho chionn 100 bliadhna a-mhàin. Tha comas a leithid de àireamhachadh a tha anabarrach. A 'cleachdadh feartan annasach eòlaichean a bhios a' luathachadh an àireamhachadh, 's mar sin de na gnìomhan a tha an-dràsta clasaigeach coimpiutairean nach urrainn a bhith air a fuasgladh. Agus chan ann a mhàin ann an raon stuthan ceimigeachd agus saidheans. Balla Sràid a tha cuideachd a 'sealltainn ùidh ann.

A 'tasgadh ann an àm ri teachd

Buidheann CME air a thasgadh an Vancouver a 'chompanaidh 1QB Fiosrachadh Technologies Inc., a' leasachadh bathar-bog airson eòlaichean-seòrsa Pròiseasaran. A rèir tasgaidh, àireamhachadh sin a tha buailteach a bhith a 'bhuaidh as motha air a' ghnìomhachas, a tha ag obair le suimean mòra de mothachail dàta gu àm. Tha eisimpleir de a leithid sin de luchd-cleachdaidh a tha institiudan ionmhasail. Goldman Sachs a thasgadh ann an D-Wave Systems, agus a 'chompanaidh In-Q-fòn a mhaoineachadh le Cia. Tha a 'chiad dèanamh innealan a' dèanamh rud ris an canar "eòlaichean annealing", ie. E. 'co-dhùnadh an ìre-ìosal optimization duilgheadas a' cleachdadh eòlaichean giullachair. Intel tha e cuideachd an sàs ann a bhith a 'tasgadh ann an teicneòlas seo, ged a tha e den bheachd a chur an gnìomh san àm ri teachd gnothachas.

Carson a tha e?

An t-adhbhar gu bheil eòlaichean coimpiutaireachd a tha cho brosnachail, na laighe ann an foirfe measgachadh le inneal-ionnsachaidh. An-dràsta, 'se prìomh-iarrtas airson a leithid àireamhachadh. Sgothach tha seo mar thoradh air a 'bheachd a tha eòlaichean a' choimpiutair - a 'cleachdadh corporra uidheam a lorg fhuasglaidhean. Uaireannan bun-bheachd a mhìneachadh le eisimpleir a 'gheama Angry Birds. Gus atharrais an eadar-obrachadh iom-tharraing agus bualadh ann an rudan CPU tablet 'cleachdadh matamataigeach co-aontaran. Eòlaichean Pròiseasaran dòigh-obrach seo a chur air a cheann. Iad "a thilgeil" beagan eòin, agus coimhead air dè a thachras. Aig meanbh-sgealbag a-sgrìobhte ghnìomh: tha e eun, tha iad a 'tilgeil dè na slighe as fheàrr? An uair sin sgrùdadh a h-uile fhuasglaidhean, no co-dhiù glè mhòr measgachadh dhiubh, agus an fhreagairt a thoirt seachad. Ann an eòlaichean a 'choimpiutair duilgheadasan air am fuasgladh chan e matamataig, laghan fiosaigs obair na àite.

Ciamar a dh'obraicheas e?

Tha an togalach blocaichean bunaiteach de ar saoghal - an-eòlaichean meacanaigeach. Ma tha thu a 'coimhead air na molecules, an t-adhbhar airson a bheil iad air an cruthachadh agus a' fuireach seasmhach - an ceangal eadar an electron orbitals. All eòlaichean-meacanaigeach àireamhachadh a tha anns gach aon dhiubh. Àireamh aca a 'fàs exponentially meudachadh air an àireamh de fuadain electrons. Mar eisimpleir, 50 electrons a bh 'ann dà-50 ceum roghainnean. Tha seo a 'phenomenally àireamh mhòr, mar sin chan urrainn obrachadh a-mach an-diugh. Connection fiosrachadh bheachd a fiosaig urrainn Tomh an t-slighe gu fuasgladh a leithid sin fhuasgladh. 50 kubitovnomu coimpiutair urrainn a dhèanamh.

Dawn de linn ùr

A rèir Landon Downs, ceann-suidhe agus co-stèidheadair 1QBit, eòlaichean giullachair - tha e comasach a 'cleachdadh na giollachd subatomic cumhachd an t-saoghail, tha e deatamach gu faigh na stuthan ùra no a' cruthachadh stuthan-leigheis ùra. Tha gluasad bho na eisimpleir de lorg gu linn ùr den dealbhachadh. Mar eisimpleir, eòlaichean coimpiutaireachd faodar a chleachdadh airson modalan a bhrosnaich obair a tha a 'leigeil carbon a tharraing agus naitrigean bhon àile, agus mar sin a' cuideachadh stad a chur air blàthachadh na cruinne.

Aig fìor thoiseach air an adhartas a

coimhearsnachd de luchd-leasachaidh an teicneolas seo, tha e anabarrach toilichte agus trang a ghnìomhachd. Sgiobaidhean air feadh an t-saoghail ann am bunadh, corporaidean, oilthighean agus riaghaltas labs a 'togail rèis chàraichean, a' cleachdadh diofar dhòighean-obrach a eòlaichean giullachd fiosrachaidh. A chruthachadh qubit superconducting qubits agus sliseagan air a ghlacadh ions, a tha an-sàs luchd-rannsachaidh bho Oilthigh Maryland agus Institiud Nàiseanta Inbhean agus Teicneòlas. Microsoft a 'leasachadh dòigh-obrach ris an canar topological Stèisean Q, an t-adhbhar a tha a' cur a-steach neo-Abelian anion aig a bheil bith nach deach a dhearbhadh crìch.

Bliadhna coltaiche fuasgladh

Agus tha seo ach toiseach. Aig deireadh a 'Chèitein 2017, tha an àireamh de eòlaichean-seòrsa Pròiseasaran air leth a' dèanamh rudeigin nas luaithe no nas fheàrr na clasaigeach choimpiutair, 'S e neoni. Bheir an tachartas seo a 'suidheachadh an "eòlaichean ceannas", ach gu ruige seo chan eil e air tachairt. Ged a tha e coltach gum faodadh seo tachairt cho tràth 'sa' bhliadhna seo. As insiders ràdh gun Google e soilleir ab 'fheàrr leis a' bhuidheann, air a stiùireadh leis an Ollamh de Physics, Oilthigh California ann an Santa Barbara, Iain Màrtainn. Adhbhair aige - a 'coileanadh nas fheàrr na coimpiutaireachd le cuideachadh de 49 giullachair-qubit. Le deireadh a 'Chèitein 2017 sgioba soirbheachail deuchainn a dhèanamh air an 22 qubit-chip mar eadar-mheadhanach cheum a dh'ionnsaigh an Làn-ullaichte clasaigeach supercomputer.

Ciamar a thòisich a h-uile?

Tha a 'bheachd a' cleachdadh eòlaichean an cuspairean meacanaigeach airson fiosrachadh giullachd airson deicheadan. Aon de na prìomh thachartasan a thachair ann an 1981, nuair a IBM agus MIT ga chur air dòigh co-labhairt air computational fiosaig. Ainmeil fiosaig Richard Feynman thathar a 'moladh a thogail eòlaichean coimpiutair. A-rèir ris, airson an atharrais bu chòir brath a ghabhail air an dòigh eòlaichean an cuspairean meacanaigeach. Agus tha e mòr dùbhlan, oir chan eil e a 'coimhead cho furasta. Ann am prionnsabal eòlaichean giullachair-obrachaidh a tha stèidhichte air àireamh de neònach feartan dadaman - superposition sàs. Tha Particle urrainn a bhith ann an dà stàitean aig an aon àm. Ach, nuair a tomhas bidh e dìreach aon dhiubh. Agus tha e do-dhèanta a tha a 'ro-innse ann, ach bho shealladh na teòiridh coltachd. Tha seo a 'bhuaidh a tha na bhunait de smuain deuchainn Schrödinger an cat, a tha anns a' bhogsa aig an aon àm marbh agus beò cho fada 'sa amhairc e nach goid oillsgeadh. Nothing ag obair ann am beatha làitheil ann an dòigh seo. Ach, mu 1 millean de dheuchainnean a dhèanamh bho thoiseach an fhicheadamh linn, a 'sealltainn gu bheil a' composition Chan ann. Agus an ath-cheum a Figuring mach mar a 'cleachdadh bhun-bheachd seo.

Eòlaichean giullachair: tuairisgeul obrach

Classic rudan a dh'fhaodadh a bhith air an luach 0 no 1, tha e comasach iomadachadh àireamhan, dealbhan agus mar sin air. N. Qubit Faodaidh e cuideachd a bhith 0 ma tha iad ag ionndrainn loidhne tro "loidsig geataichean" (d. Agus, NO, NOT, msaa), 1 no an dà chuid. Ma tha, can, 2 qubit a ghlacadh, tha e deanamh riu-iomlan correlated. taipidh giullachair-eòlaichean a 'cleachdadh loidsig' gheataibh. T. N. Hadamard gheata, mar eisimpleir, a 'cur na qubit ann superposition staid iomlan. Ma superposition an sàs còmhla ri cleverly suidhichte eòlaichean geataichean, a 'tòiseachadh ri troimh shùilean an comas fo-atamach àireamhachadh. 2 leigeil leis an sgrùdadh air an qubit 4 stàitean: 00, 01, 10 agus 11. Tha an obrachadh phrionnsabal an giullachair-eòlaichean a leithid sin bàs loidsig obrachaidhean a tha comasach a bhith ag obair leis a h-uile dreuchd aig an aon àm. Agus an àireamh de stàitean a tha ri fhaotainn 2 gu cumhachd an àireamh de qubits. Mar sin, ma nì thu a-qubit 50 choitcheann eòlaichean a 'choimpiutair, tha e theoretically ghabhas gus sgrùdadh a dhèanamh air a h-uile 1.125 quadrillion measgachaidhean aig an aon àm.

Kudity

Giullachair-eòlaichean anns an Ruis fhaicinn beagan eadar-dhealaichte. -Saidheans bho MIPT agus Russian eòlaichean ionad a chruthachadh "kudity" a 'riochdachadh iomadh "mas-fhìor" qubits le diofar "cumhachd" ìrean.

amplitude

taipidh giullachair-eòlaichean a tha a 'bhuannachd a eòlaichean an cuspairean meacanaigeach tha stèidhichte air amplitudes. Coltachd amplitudes tha coltach, ach faodaidh iad cuideachd a bhith àicheil, agus iom-àireamhan. Mar sin, ma bhios thu airson obrachadh a-mach an coltachd de thachartas, faodaidh sibh cuir a h-uile seòrsa de amplitude aca roghainnean leasachadh. Tha a 'bheachd eòlaichean coimpiutaireachd a tha a' feuchainn ri suidheachadh na bhacadh pàtran mar sin gu bheil cuid de na dòighean a tha freagairtean ceàrr bha deagh amplitude, agus cuid - àicheil, mar sin bhiodh iad a 'cur dheth a chèile. Tha frith-rathad a 'dol gu am freagairt ceart a bhiodh amplitudes a tha ann ìre le chèile. Tha an cleas a tha e gum feum thu a h-uile càil a chur air dòigh, gun fhios gun ro làimh air dè an fhreagairt a tha ceart. So exponential eòlaichean stàitean ann measgachadh le comas bhacadh sam bith eadar an adhartach is àicheil amplitudes e cothrom a tha an seòrsa seo de coimpiutadh.

Shor an algairim

Tha mòran de na gnìomhan a 'choimpiutair urrainn a rèiteach. Mar dhubh-cheileadh. Is e an duilgheadas nach eil e cho furasta a lorg am prìomh factaran 200 figear àireamh. Fiù 's ma tha an laptop a tha ga ruith le sàr-bog, faodaidh gum bi agaibh ri feitheamh airson bliadhna a' lorg freagairt. Uime sin, clach-mhìle eile ann an eòlaichean coimpiutaireachd air a bhith an algairim a chaidh fhoillseachadh ann an 1994 le Pàdraig a 'Chladaich, a tha a-nis na àrd-ollamh matamataig aig MIT. Bha an dòigh a tha a 'lorg an factaran àireamh mhòr eòlaichean le bhith a' cleachdadh a 'choimpiutair, nach robh ann fhathast. Gu dearbh, an algairim a 'cluich an t-obrachadh, a tha a' sealltainn na sgìre leis a 'freagairt ceart. An ath bhliadhna, a 'Chladaich a-mach an dòigh eòlaichean mearachd a cheartachadh. An uair sin, tha mòran air a thuigsinn gu bheil e - an dòigh eile air an àireamhachadh, a tha ann an cuid de chùisean, faodaidh e bhith nas cumhachdaiche. An sin an dèidh àrdachadh ùidh bho nàdar a chruthachadh qubits loidsig agus geataichean eatorra. Agus a nis, dà deicheadan às dèidh sin, an cinne-daonna a tha faisg air a bhith a 'cruthachadh làn-Fledged eòlaichean coimpiutair.