Первый 128-кубитный квантовый компьютер?

[Осталец]

Первый 128-кубитный квантовый компьютер?

"В конце мая этого года канадская компания D-Wave Systems объявила о создании первого квантового компьютера, покупателем которого стала корпорация Lockheed Martin (США) - крупнейшее в мире предприятие военно-промышленного комплекса, в области авиастроения, авиакосмической техники, судостроения, автоматизации почтовых служб и аэропортовой логистики. Компьютер продан и с какой целью его будет использовать Lockheed Martin разумеется не сообщается.
Но главный вопрос, как работает этот "черный ящик" D-Wave и является ли он квантовым компьютером, все еще остается открытым.
Ранее эта компания уже представляла 8-ми кубитный квантовый компьютер, однако тогда это вызвало большие сомнения, так как не было представлено никаких доказательств, которые бы говорили о квантовой природе компьютера D-Wave. Работал 8-кубитный компьютер через Интернет, что, как объяснили представители компании, связано с громоздкостью оборудования, необходимого для охлаждения квантового процессора. Спустя 4 года в свежем выпуске Nаture опубликована статья (Nature Volume:473, Pages: 194–198 Date published: 12 May 2011 DOI:10.1038/nature10012), в которой авторы утверждают о создании 128-кубитного компьютера. По заявлениям D-Wave в своем "квантовом компьютере" в качестве кубитов они используют кольца из сверхпроводящего проводника ниобия Nb с джозефсоновким контактом, пересекающиеся в нескольких местах такими же сверхпроводящими кубитами. Вычислительным базисом в кубите из сверхпроводника выступает направление течения тока в проводнике, и, следовательно, направления векторов магнитного поля. Скажем, движение "по часовой стрелке" соответствует "нулю" и соответственно, "против часовой стрелки" - "единице". В 128-кубитном процессоре D-Wave 16 блоков по 8 кубитов в каждом. Система охлаждается до температуры в 10 мК для того, чтобы перевести все кубиты в сверхпроводящее состояние. Интересно знать, насколько правдоподобными являются такого рода заявления компании, ведь по сути, квантовые компьютеры должны работать быстрее классических, ведь в этом случае система из n кубитов находится в состоянии, которое является суперпозицией всех основных 2n cостояний одновременно. Более того, интересно, что в этом "квантовом компьютере" является суперпозицией состояний. Ведь главным отличием квантовых компьютеров от обычных является то, что сохранение, обработка и передача данных происходит не с помощью "битов", а "кубитов" - попросту говоря "квантовых битов". Как и обычный бит, кубит может находиться в привычных нам состояниях "|0>" и "|1>", а кроме этого - в состоянии суперпозиции A•|0> + B•|1>, где A и B любые комплексные числа, удовлетворяющие условию | A | 2 + | B | 2 = 1."
Найдено на nanometer.ru

 

[MrSTEP]

Народ молчит.. Походу, никто ничего не понял

 

[Weles]

Чо то как то да Не ну понятно что с помошью света и квантами а вот как куда и зачем вообщет непонятно, так что единственное что могу сказать это то что где то когда то видел разработку материнской платы, там вместо обычных дорожек были световоды и информация передавалась помоему микролазерами или как то так, ну а компоненты были обычные, кремниевые, тока как я понял с лазерами или светодиодами на выводах

 

[MrSTEP]

Я уже дважды ничего не понял

 

[Weles]

Тут короче надо конкретно учить матчасть

 

[father]

Фух, а я уж было комплексовать начал что не понял ничего

 

[vammutt]

Справка в общих чертах
AQUA@home

 

[Max Vinchester]

мне 15 лет и я все прекрасно понял :tehnari_ru_211:

 

[MrSTEP]

Ну тут просто кто чем интересовался...

 

[Димон]

Я, откровенно говоря, не понял ничего.

Тут короче надо конкретно учить матчасть

Я тоже так думаю, только информации маловато...

 

[Weles]

Не, инфа есть, надо только долго и усиленно гуглить и читать книжки

 

[Осталец]

Немножко общих рассуждений.
Квантовый компьютер – это устройство для вычислений, которое работает на основе принципов квантовой механики. На сегодняшний день полномасштабный квантовый компьютер – это гипотетическое устройство, которое невозможно создать с учетом имеющихся технических возможностей. Квантовая система может называться квантовым компьютером тогда, когда число кубитов, образующих её больше или равно 1000. Квантовый компьютер, для вычисления использует не классические алгоритмы, а более сложные процессы квантовой природы, которые еще называют квантовыми алгоритмами. Эти алгоритмы используют квантовомеханические эффекты: квантовую запутанность и квантовый параллелизм.
То есть квантовый компьютер – система, в которой реализуется, можно сказать, фазовый переход от макромира к микромиру. Есть такие макрообъекты, которые ведут себя отчасти аналогично микрообъектам. Имеются в виду так называемые бозе-конденсаты: сверхпроводники, сверхтекучие жидкости; сюда же примыкает и лазерное излучение. Так, поведение сверхпроводника (в теории Гинзбурга-Ландау) описывается макроскопической фазой, которая и по происхождению, и по свойствам близка к фазе волновой функции микрочастицы. Отличие в том, что макроскопическая фаза сверхпроводника описывает коллективное движение микрочастиц; макроскопическую фазу можно измерять не разрушая.
Так что в любом случае изучение работы квантового компьютера (даже маленького, если не удастся сделать большой) хорошо продвинет в понимании “нейтральной полосы” между двумя мирами.
Парадоксальным образом, создание реально работающего квантового компьютера может принести больше вреда, чем пользы. Дело в том, что квантовые компьютеры в силу своей специфики способны взламывать все использующиеся на сегодняшний день системы электронного шифрования (для обычных компьютеров задача эта, даже при грамотной постановке дела, совершенно непосильна). Тем самым, если квантовый компьютер будет создан, то потеряет смысл существующая система парольного доступа (скажем, к электронной почте), придется отказаться от существующей системы электронных банковских транзакций и так далее. По всей видимости, криптографии также придется перейти на новый, квантовый уровень.

 

[Осталец]

Немножко теории.
Квантовый компьютер представляет множество, состоящее из n кубитов, для которого практически определены следующие операции :
1. Каждый кубит можно приготовить в некотором известном состоянии |0>.
2. Каждый кубит может быть измерен в базисе {|0>, |1>}.
3. Универсальный квантовый гейт (или набор гейтов) можно применить к любому подмножеству, состоящему из фиксированного числа кубитов.
4. Состояние кубитов не изменяется кроме как посредством вышеуказанных преобразований.

Природа сама нам подарила двухуровневые системы, одно из состояний которых может служить 0, а другое 1 (частица со спином 1/2, или двухуровневый атом), т. е. квантовым битом информации или кубитом, поэтому с выполнением первых двух требований проблем нет. Найдите только способ управлять, то есть осуществите нужную эволюцию системы с двумя состояниями посредством определенного малого множества простых операций. И это было сделано в 1985 году Дойчем. Сегодня эти простые операции называются квантовыми “гейтами” по аналогии с существующими в классических компьютерах. Например, операция НЕ(Х) есть не что иное, как вынужденный переход между двумя энергетическими уровнями |0>и |1>. Имеющая важное значение операция КОНТРОЛИРУЕМОЕ НЕ может быть определена как управляемый переход в четырехуровневой системе. Так что, третий пункт тоже в принципе выполним.
А вот с выполнением четвертого пункта большие проблемы.
Давая выигрыш в одном (ЭПР-корреляции), природа ограничивает нас в другом: мы не можем отгородиться от окружающего мира, наша ЭПР-система, мы сами, наш прибор, которым мы проводим измерения, все это является частями одного целого, и каждый элемент этого целого испытывает влияние всех остальных, и сам тоже влияет на них, все взаимосвязано. Работа квантового компьютера подразумевает изменение состояния кубита только посредством действия на него логического гейта. Это в общем-то и есть самое слабое место всего этого предприятия, потому что такое требование физически неосуществимо. В действительности не существует ни идеального квантового гейта, ни изолированной системы. Можно, конечно, надеяться, что удастся как угодно точно приблизить реальное устройство к идеальному, но сейчас это кажется неосуществимой мечтой. В основе логических квантовых гейтов, таких как КОНТРОЛИРУЕМОЕ НЕ, лежит взаимодействие двух изначально разделенных кубитов, но если кубиты будут взаимодействовать друг с другом, то они неизбежно будут взаимодействовать с чем-либо еще. Это взаимодействие будет приводить к сбою, потере когерентности между состояниями. Эффект квантовой интерференции, который обеспечивает функционирование вычислительных алгоритмов, является очень хрупким, квантовый компьютер очень чутко реагирует на помехи при эксперименте и прочие воздействия. Причем чем больше кубитов задействовано в данном алгоритме, тем больше вероятность сбоя.
Вообще считается, что квантовый компьютер создается, чтобы решать задачи, чье решение на классических компьютерах в принципе невозможно. Примером такой задачи является задача о разложении на множители: задавшись составным числом X, необходимо определить один из его сомножителей. Если простые сомножители числа X являются большими, то простой метод решения задачи неизвестен. Наиболее известен метод “решета числового поля” (Menezes et. al. 1997). Он реализуется за число шагов s порядка s~ exp(2L1/3(logL)2/3), где L=lnX. При использовании существующих на сегодняшний день сетей определение множителей числа, состоящего из n=130 десятичных знаков, т.е. L~300, потребует число шагов s~10 в18, эта задача решаема, но само решение требует некоторых временных затрат (при скорости работы 10 в12 операций в секунду требуется 42 дня). А вот если увеличить L в два раза (n~1000), то число шагов увеличится соответственно до 10 в25, задача станет неразрешимой: при современном уровне развития вычислительной техники её решение займёт миллион лет, либо необходимо увеличить быстродействие компьютеров в миллион раз. Поиском таких принципиально неразрешимых задач и алгоритмов их решения на квантовом компьютере специально занимаются специалисты. Так вот, было показано (Shor, 1994), что квантовый компьютер решает данную задачу, причем число операций степенным образом зависит от числа десятичных знаков в X. То есть преимущество налицо, и это преимущество начинает действовать начиная с n~1000.
Это преимущество можно объяснить, даже не вдаваясь в сложности квантовых логических операций. Каждое элементарное действие классического компьютера затрагивает небольшое число ячеек памяти (например, операция сложения двух регистров затрагивает только эти два регистра и ещё регистр, в который записывается результат), так что для заполнения 2 в 1000 бит памяти необходимо совершить порядка 2 в 1000 элементарных операций. Но число 2 в1000 превосходит количество всех процессов (включая, например, соударения атомов) с момента возникновения Вселенной. В случае квантового компьютера приходят на помощь ЭПР-корреляции: так как запутанное состояние принадлежат не отдельным составным частям устройства (кубитам), а всему устройству в целом, то каждая манипуляция с одним-двумя кубитами перелопачивает сразу всю “оперативную память” нашего квантового компьютера. Подробное исследование показало, что достаточно уметь выполнять операции над каждым кубитом по отдельности и над каждой парой кубитов, чтобы выполнять полномасштабные квантовые вычисления, решающие такие задачи, которые не по зубам обычным компьютерам, сколько бы они ни совершенствовались.

 

[Осталец]

Техническая реализация.
Нововведение, сделанное разработчиками девайса, состоит в новом способе разъединять или «распаривать» связи между элементами квантовой цепи. Это позволяет манипулировать состоянием кванта, не разрушая его. Для этих целей была создана специальная структура под названием RezQu, которая может стать прототипом для новых, более сложных компьютеров. Quantum Microprocessor 4Q5R ReZQu Architecture(фото).

 

[Kira056]

А че вполне реальная новость! Весь прогресс к этому и идет!скоро обычные компы на квантовой основе!вроде не верится , но вспомните то время когда мечтали что на телефоне можно будет слушать музыку!