Insoniyat, bundan 60 yil avvalgidek, yana sohada ulkan yutuqlar arafasida hisoblash texnologiyasi... Yaqinda bugungi o'rnini egallaydi hisoblash mashinalari keladi kvantli kompyuterlar.
Qanday taraqqiyotga erishildi
1965 yilda Gordon Murning aytishicha, bir yil ichida kremniy mikrochipiga mos keladigan tranzistorlar soni ikki baravar ko'payadi. Ushbu taraqqiyot sur'ati so'nggi paytlarda sekinlashdi va ikki baravar kam uchraydi - har ikki yilda bir marta. Hatto bunday tezlikda ham yaqin kelajakda tranzistorlar atom kattaligiga etadi. Keyinchalik - o'tish mumkin bo'lmagan chiziq. Transistorning fizik tuzilishi nuqtai nazaridan u hech qanday tarzda atom qiymatlaridan kam bo'lmasligi mumkin. Chip hajmini oshirish muammoni hal qilmaydi. Transistorlar ishi issiqlik energiyasini chiqarish bilan bog'liq va protsessorlarga yuqori sifatli sovutish tizimi kerak. Ko'p yadroli arxitektura, shuningdek, keyingi o'sish masalasini hal qilmaydi. Texnologiyalarni rivojlantirishning eng yuqori cho'qqisiga chiqish zamonaviy protsessorlar tez orada sodir bo'ladi.
Shaxsiy kompyuterlar foydalanuvchilar orasida endigina paydo bo'la boshlagan paytda ishlab chiquvchilar ushbu muammoni tushunib etishdi. 1980 yilda kvant informatika asoschilaridan biri, sovet professori Yuriy Manin kvant hisoblash g'oyasini shakllantirdi. Bir yil o'tgach, Richard Feyman kvant protsessorli kompyuterning birinchi modelini taklif qildi. Nazariy asos kvantli kompyuterlar qanday bo'lishi kerakligini Pol Benioff tomonidan tuzilgan.
Kvant kompyuter qanday ishlaydi
Yangi protsessor qanday ishlashini tushunish uchun siz kamida kvant mexanikasi tamoyillari to'g'risida yuzaki bilimga ega bo'lishingiz kerak. Bu erda matematik maketlar va formulalarni taqdim etish mantiqsiz. Oddiy odam uchun kvant mexanikasining uchta o'ziga xos xususiyati bilan tanishish kifoya:
- Zarrachaning holati yoki holati faqat har qanday ehtimollik darajasi bilan aniqlanadi.
- Agar zarrachada bir nechta holat bo'lishi mumkin bo'lsa, unda u bir vaqtning o'zida barcha mumkin bo'lgan holatlarda bo'ladi. Bu superpozitsiyaning printsipi.
- Zarrachaning holatini o'lchash jarayoni superpozitsiyaning yo'qolishiga olib keladi. Zarrachaning holati to'g'risida o'lchov natijasida olingan ma'lumot o'lchov oldidagi zarrachaning haqiqiy holatidan farq qilishi xarakterlidir.
Sog'lom aql nuqtai nazaridan - to'liq bema'nilik. Bizning oddiy dunyomizda ushbu tamoyillar quyidagicha ifodalanishi mumkin: xonaga eshik yopiq va shu bilan birga ochiq. Bir vaqtning o'zida yopiq va ochiq.
Bu hisoblashning ajoyib farqidir. Oddiy protsessor o'z harakatlarida ikkilik kod bilan ishlaydi. Kompyuter bitlari faqat bitta holatda bo'lishi mumkin - mantiqiy qiymati 0 yoki 1 ga teng. Kvant kompyuterlari bir vaqtning o'zida mantiqiy qiymati 0, 1, 0 va 1 bo'lishi mumkin bo'lgan kubitlar bilan ishlaydi. Muayyan muammolarni hal qilish uchun ular an'anaviy kompyuterlarga nisbatan millionlab dollarlik afzalliklarga ega bo'ladilar. Bugungi kunda allaqachon ish algoritmlarining o'nlab tavsiflari mavjud. Dasturchilar maxsus yaratadilar dastur kodibu hisoblashning yangi tamoyillari asosida ishlashga qodir.
Yangi kompyuter qaerda qo'llaniladi
Hisoblash jarayoniga yangicha yondashish juda katta hajmdagi ma'lumotlar bilan ishlashga va tezkor hisoblash operatsiyalarini bajarishga imkon beradi. Birinchi kompyuterlarning paydo bo'lishi bilan ba'zi odamlar, shu jumladan davlat arboblari, ulardan xalq xo'jaligida foydalanishga katta shubha bilan qarashdi. Bugungi kunda tubdan yangi avlod kompyuterlarining ahamiyatiga shubha bilan qaraydigan odamlar bor. Juda uzoq vaqt texnik jurnallar kvant hisoblash bo'yicha maqolalarni nashr etishdan bosh tortdi, chunki bu investorlarni aldash uchun odatiy hiyla-nayrang.
Hisoblashning yangi usuli barcha sohalarda ilmiy ulkan kashfiyotlar uchun zamin yaratadi. So'nggi yillarda to'planib qolgan ko'plab muammoli masalalarni tibbiyot hal qiladi. Kasallikning dastlabki bosqichida saraton kasalligini hozirgi vaqtga qaraganda aniqlash mumkin bo'ladi. Kimyo sanoati noyob xususiyatlarga ega mahsulotlarni sintez qilish imkoniyatiga ega bo'ladi.
Astronavtika sohasida kashfiyot uzoq kutilmaydi. Boshqa sayyoralarga uchish shahar atrofida kunlik sayohatlar kabi oddiy bo'lib qoladi. Kvant hisoblashidagi potentsial sayyoramizni tanib bo'lmaydigan darajada o'zgartiradi.
Kvant kompyuterlarining yana bir ajralib turadigan xususiyati bu kvant hisoblashning kerakli kod yoki shifrni tezda tanlash qobiliyatidir. An'anaviy kompyuter matematik optimallashtirish echimini ketma-ket ravishda bajaradi, bir variantdan ikkinchisiga takrorlanadi. Kvant raqobatchisi bir vaqtning o'zida butun ma'lumotlar to'plami bilan ishlaydi va shu paytgacha misli ko'rilmagan uchun eng mos variantlarni tanlaydi qisqa vaqt... Bank operatsiyalari ko'z ochib yumguncha shifrlangan bo'ladi, bu zamonaviy kompyuterlar uchun mavjud emas.
Biroq, bank sektori tashvishlanmasligi mumkin - uning sirini o'lchov paradoksiga ega bo'lgan kvant shifrlash usuli saqlaydi. Kodni buzmoqchi bo'lganingizda, uzatilgan signal buziladi. Qabul qilingan ma'lumot hech qanday ma'noga ega bo'lmaydi. Ayg'oqchilik keng tarqalgan maxfiy xizmatlar kvant hisoblash imkoniyatlari bilan qiziqishadi.
Qurilishdagi qiyinchiliklar
Qiyinchilik kvant biti cheksiz uzoq vaqt superpozitsiya holatida bo'lishi mumkin bo'lgan sharoitlarni yaratishda yotadi.
Har bir kubit - bu supero'tkazuvchanlik tamoyillari va kvant mexanikasi qonunlari asosida ishlaydigan mikroprotsessor.
Mantiqiy mashinaning mikroskopik elementlari atrofida bir qator noyob ekologik sharoitlar yaratilgan:
- harorat 0,02 daraja Kelvin (-269,98 Selsiy);
- magnit va elektr nurlanishidan himoya qilish tizimi (ushbu omillarning ta'sirini 50 ming marta kamaytiradi);
- issiqlik tarqalishi va tebranishni susaytirish tizimi;
- atmosfera bosimidan past bo'lgan havoning 100 mlrd marta kam uchraydigan sinishi.
Atrof-muhitdagi ozgina og'ish, kubitlarning bir zumda superpozitsiya holatini yo'qotishiga olib keladi va bu ularning noto'g'ri ishlashiga olib keladi.
Oldinda butun sayyora
Yuqorida aytilganlarning hammasi, agar fantastika hikoyalari yozuvchisining yallig'langan ongining ijodiga tegishli bo'lishi mumkin google NASA bilan birgalikda u o'tgan yili Kanadaning tadqiqot korporatsiyasidan 512 kubitni o'z ichiga olgan protsessorli D-Wave kvant kompyuterini sotib olmadi.
Uning yordami bilan bozor rahbari kompyuter texnologiyalari muammolarni hal qiladi mashinada o'rganish katta hajmdagi ma'lumotlarni saralash va tahlil qilishda.
AQShni tark etgan Snouden ham muhim bir bayonot berdi - NSA o'z kvant kompyuterini ishlab chiqishni ham rejalashtirmoqda.
2014 yil - D-Wave tizimlari davrining boshlanishi
Muvaffaqiyatli kanadalik sportchi Jordi Rouz Google va NASA bilan kelishuvdan so'ng 1000 kubitli protsessor qurishni boshladi. Kelajakdagi model birinchi tijorat prototipidan tezligi va hisoblash hajmi bo'yicha kamida 300 ming marta oshib ketadi. Fotosurati quyida joylashgan kvant kompyuter, printsipial jihatdan dunyodagi birinchi tijorat variantidir yangi texnologiya hisob-kitoblar.
Ilmiy rivojlanish bilan shug'ullanish uchun unga universitetdagi Kolin Uilyamsning kvant hisoblash bo'yicha asarlari bilan tanishishi sabab bo'ldi. Aytishim kerakki, Uilyams bugungi kunda Rose Corporation-da biznes loyihalari menejeri sifatida ishlaydi.
Kashfiyot yoki ilmiy yolg'on
Rouzning o'zi kvant kompyuterlari nima ekanligini to'liq bilmaydi. O'n yil ichida uning jamoasi 2 kubitli protsessorni yaratishdan bugungi birinchi tijorat mahsulotiga aylandi.
Rouz o'zining tadqiqotining boshidanoq eng kam soni 1000 kubit bo'lgan protsessor yaratishga intildi. Va u albatta tijorat variantiga ega bo'lishi kerak edi - sotish va pul ishlash.
Ko'pchilik, Rozening obsesyoni va tijorat qobiliyatini bilib, uni soxtalashtirishda ayblashga urinadi. Ma'lum bo'lishicha, eng oddiy protsessor kvant protsessori sifatida chiqarilgan. Bunga yangi texnika hisob-kitoblarning ayrim turlarini bajarishda favqulodda tezlikni namoyish etishi ham yordam beradi. Aks holda, u o'zini juda oddiy kompyuter kabi tutadi, faqat juda qimmat.
Ular qachon paydo bo'ladi
Kutish uchun ko'p vaqt bo'lmaydi. Prototipni qo'shma xaridorlari tomonidan tashkil etilgan tadqiqot guruhi tez orada D-Wave bo'yicha tadqiqotlar natijalari to'g'risida hisobot beradi.
Ehtimol, yaqinda kvant kompyuterlari atrofimizdagi dunyo haqidagi tushunchamizni o'zgartiradigan vaqt keladi. Va hozirgi paytda butun insoniyat ko'proq narsaga erishadi yuqori daraja uning evolyutsiyasi.
O'tgan hafta Google kvant kompyuterlarini ishlab chiqishda katta yutuqlarga erishgani haqida yangiliklar tarqaldi -
kompaniya bunday kompyuter qanday ishlashini tushundi
o'z xatolari bilan. Kvant kompyuterlari haqida bir necha yildan buyon gaplashib kelmoqdalar: masalan, Time jurnali muqovasida. Agar bunday kompyuterlar paydo bo'lsa, bu klassik kompyuterlarning paydo bo'lishiga o'xshash yutuq bo'ladi - agar jiddiyroq bo'lmasa. Menga qarang, kvant kompyuterlari nimani yaxshi bilishini va Google aniq nima qilganini tushuntiradi.
Kvant kompyuter nima?
Kvant kompyuter - bu nazariy fizikaning eng qiyin bo'limi bo'lgan informatika va kvant fizikasi kesishmasidagi mexanizm. 20-asrning eng buyuk fiziklaridan biri Richard Feynman bir paytlar shunday degan edi: "Agar siz kvant fizikasini tushunaman deb o'ylasangiz, demak siz buni tushunmaysiz". Shuning uchun, keyingi tushuntirishlar nihoyatda sodda ekanligini unutmang. Kvant fizikasini tushunish uchun odamlarga ko'p yillar kerak bo'ladi.
Kvant fizikasi atomdan kichikroq elementar zarralar bilan shug'ullanadi. Ushbu zarrachalarning ishlash usuli va ularning o'zini tutishi koinot haqidagi ko'plab g'oyalarimizga ziddir. Kvant zarrachasi bir vaqtning o'zida bir nechta joylarda bo'lishi mumkin - va bir vaqtning o'zida bir nechta holatlarda. Tangani uloqtirayotganingizni tasavvur qiling: u havoda bo'lganida, uning bosh yoki quyruqqa ko'tarilishini bilolmaysiz; bu tanga bir vaqtning o'zida bosh va dumlarga o'xshaydi. Kvant zarralari shunday yo'l tutishadi. Bunga superpozitsiya printsipi deyiladi.
Kvant kompyuter hali ham superpozitsiya printsipidan foydalanadigan faraziy qurilmadir (va boshqa kvant xususiyatlari)
hisoblash uchun. Oddiy kompyuter tranzistorlar bilan ishlaydi,
har qanday ma'lumotni nol va bitta deb qabul qiladigan. Ikkilik kod butun dunyoni tasvirlab berishi va undagi barcha muammolarni hal qilishi mumkin. Klassik bitning kvant analogiga tirsak deyiladi (qubit, qu - kvant, kvant so'zidan)... Superpozitsiya printsipidan foydalanib, tirsak bir vaqtning o'zida joylashgan bo'lishi mumkin
0 va 1 holatlarida - va bu nafaqat an'anaviy kompyuterlarga nisbatan quvvatni sezilarli darajada oshiradi, balki kutilmagan muammolarni hal qilishga imkon beradi,
oddiy kompyuterlar bunga qodir emas.
Superpozitsiya printsipi yagona
kvant kompyuterlari nimaga asoslanadi?
Yo'q. Kvant kompyuterlari faqat nazariy jihatdan mavjud bo'lganligi sababli, olimlar hozircha faqat ularning aniq ishlashini taxmin qilishmoqda. Masalan, kvant kompyuterlari ham kvant chalkashliklarini qo'llaydi deb ishoniladi.
Bu Albert Eynshteyn "sudraluvchi" deb atagan hodisa ( u odatda kvant nazariyasiga qarshi edi, chunki bu uning nisbiylik nazariyasiga to'g'ri kelmaydi)... Hodisaning ma'nosi shundaki, koinotdagi ikkita zarracha o'zaro bog'liq bo'lishi mumkin va aksincha: aytaylik, agar spiral bo'lsa
(elementar zarralar holatining bunday xususiyati bor, biz tafsilotlarga to'xtamaymiz) birinchi zarrachaning musbat, keyin ikkinchisining ravshanligi har doim salbiy bo'ladi va aksincha. Ushbu hodisa ikkita sababga ko'ra "sudraluvchi" deb nomlanadi. Birinchidan, bu ulanish bir zumda, yorug'lik tezligidan tezroq ishlaydi. Ikkinchidan, chigal zarralar bir-biridan har qanday masofada joylashgan bo'lishi mumkin.
do'stingizdan: masalan, Somon Yo'lining turli uchlarida.
Kvant kompyuteridan qanday foydalanish mumkin?
Olimlar kvant kompyuterlari uchun dasturlarni qidirmoqdalar va shu bilan birga ularni qanday yaratishni aniqladilar. Asosiysi, kvantli kompyuter juda tez ma'lumotni optimallashtirishga qodir va umuman biz to'playdigan katta ma'lumotlar bilan ishlashga qodir, ammo ulardan qanday foydalanishni hali tushunmayapmiz.
Keling, ushbu variantni tasavvur qilaylik (albatta, juda soddalashtirilgan): Siz nishonga kamon o'q uzmoqchisiz va qanday balandlikda urish kerakligini hisoblashingiz kerak. Siz balandlikni 0 dan 100 sm gacha hisoblashingiz kerak deylik, an'anaviy kompyuter har bir traektoriyani o'z navbatida hisoblab chiqadi: avval 0 sm, keyin 1 sm, keyin 2 sm va boshqalar. Kvant kompyuter bir vaqtning o'zida barcha variantlarni hisoblab chiqadi va darhol maqsadga erishish uchun imkon beradigan narsani beradi. Ko'p jarayonlarni shu tarzda optimallashtirish mumkin:
tibbiyotdan (masalan, saraton kasalligini ilgari aniqlang) aviatsiyadan oldin (masalan, yanada murakkab avtopilotlar qiling).
Bundan tashqari, bunday kompyuter muammolarni hal qila oladigan versiyasi mavjud oddiy kompyuter shunchaki qodir emas - yoki bu unga minglab yillik hisoblashni talab qiladi. Kvant kompyuter eng murakkab simulyatsiyalar bilan ishlashga qodir bo'ladi: masalan, olamda odamlardan tashqari aqlli mavjudotlar mavjudligini hisoblang. Kvant kompyuterlarini yaratilishiga olib kelishi mumkin
sun'iy aqlning paydo bo'lishiga. Oddiy kompyuterlarning paydo bo'lishi bizning dunyomizga qanday ta'sir qilganini tasavvur qiling - kvant kompyuterlari taxminan bir xil yutuq bo'lishi mumkin.
Kvant kompyuterlarini kim rivojlantirmoqda?
Hammasi. Hukumatlar, harbiy, texnologik kompaniyalar. Kvant kompyuterini yaratish deyarli har kimga foyda keltiradi. Masalan, Edvard Snouden chiqargan hujjatlar orasida NSAda "Murakkab maqsadlarga tarqatish" loyihasi borligi haqida ma'lumot bor edi, u ma'lumotni shifrlash uchun kvant kompyuterini yaratishni o'z ichiga oladi. Microsoft kvant kompyuterlari bilan jiddiy shug'ullanadi - bu sohadagi birinchi tadqiqotlar 2007 yilda boshlangan. IBM rivojlanmoqda va bir necha yil oldin uch tirsakli chip yaratganligini e'lon qildi. Nihoyat, Google va NASA hamkorlik qiladi
chiqarishni da'vo qiladigan D-Wave bilan
"Birinchi tijorat kvant protsessori" (yoki aksincha, ikkinchisi, endi ularning modeli D-Wave Two deb nomlanadi)ammo u hali kvant kabi ishlamaydi -
ular mavjud emasligini eslaymiz.
Biz yaratishga qanchalik yaqinmiz
kvant kompyutermi?
Hech kim aniq aytolmaydi. Texnologiyalarni rivojlantirish bo'yicha yangiliklar (so'nggi Google yangiliklari sifatida) doimo paydo bo'ladi, lekin biz juda uzoqlashishimiz mumkin
to'liq kvant kompyuteridan va unga juda yaqin. Aytaylik, hamma narsa uchun kompyuter yaratish kifoya, degan fikrlar mavjud
uni to'la-to'kis kvant kompyuteri kabi ishlashini ta'minlash uchun bir necha yuz tirsak bilan. D-Wave 84 kubitli protsessor qurganini da'vo qilmoqda -
ammo protsessorini tahlil qilgan tanqidchilar uning ishlashini da'vo qilishadi,
klassik kompyuter kabi, kvant kabi emas. Google hamkorlik qilmoqda
d-Wave bilan ular o'zlarining protsessorlari rivojlanishning dastlabki bosqichlarida va oxir-oqibat kvant kabi ishlaydi, deb hisoblashadi. Baribir, hozir
kvant kompyuterlarida bitta katta muammo - xatolar mavjud. Har qanday kompyuterlar xatoga yo'l qo'yishadi, ammo klassik kompyuterlar ularni osonlikcha engishadi - kvant kompyuterlari esa hali yo'q. Tadqiqotchilar xatolarni aniqlagandan so'ng, kvant kompyuterining paydo bo'lishiga bir necha yil qoladi.
Xatolarni tuzatishni qiyinlashtirmoqda
kvant kompyuterlarida?
Soddalashtirish uchun kvant kompyuterlaridagi xatolarni ikki darajaga bo'lish mumkin. Birinchisi, har qanday kompyuter, shu jumladan klassik xatolar. 0 tufayli ixtiyoriy ravishda 1 ga o'zgarganda kompyuter xotirasida xato paydo bo'lishi mumkin tashqi shovqin - masalan, kosmik nurlar yoki nurlanish. Ushbu xatolarni hal qilish oson, barcha ma'lumotlar bunday o'zgarishlar uchun tekshiriladi. Va kvant kompyuterlaridagi bu muammo yaqinda Google-da hal qilindi: ular to'qqiz tirsakdan iborat zanjirni barqarorlashtirishdi
va uni xatolardan qutqardi. Biroq, ushbu yutuq uchun bitta ogohlantirish mavjud: Google klassik hisoblashda klassik xatolar bilan shug'ullangan. Kvant kompyuterlarida ikkinchi darajali xatolar mavjud bo'lib, ularni tushunish va tushuntirish ancha qiyin.
Kublar o'ta beqaror, ular kvant dekoherentsiyasiga duchor bo'ladilar - bu atrof-muhit ta'siri ostida kvant tizimidagi aloqaning buzilishi. Kvant protsessori atrof muhit ta'siridan iloji boricha ajratilishi kerak (dekoherentsiya ba'zan ichki jarayonlar natijasida yuzaga kelsa ham)xatolarni minimal darajaga etkazish. Shu bilan birga, kvant xatolarini to'liq yo'q qilish mumkin emas, ammo agar ular etarlicha kam bo'lsa, kvant kompyuteri ishlashi mumkin. Shu bilan birga, ba'zi tadqiqotchilar bunday kompyuterning 99% quvvatini shunchaki yo'naltirishga ishonishadi
xatolarni bartaraf etish uchun, ammo qolgan 1% har qanday muammolarni hal qilish uchun etarli.
Fizik Skott Aaronsonning fikricha, Google yutug'ini uchinchi deb hisoblash mumkin
kvant kompyuterini yaratish uchun zarur bo'lgan ettita qadamning yarmi - boshqacha qilib aytganda, biz yarim yo'ldamiz.
Barchangiz bizning kompyuterlarimizga o'rganib qolgansiz: ertalab biz smartfondan yangiliklarni o'qiymiz, tushdan keyin noutbuk bilan ishlaymiz, kechqurun esa planshet orqali filmlarni tomosha qilamiz. Ushbu qurilmalarning umumiy jihatlari bitta - silikon protsessor, milliardlab tranzistorlardan iborat. Bunday tranzistorlarning ishlash printsipi juda oddiy - etkazib beriladigan voltajga qarab, biz chiqishda boshqa kuchlanishni olamiz, bu mantiqiy 0 yoki mantiqiy 1 deb talqin etiladi, bo'linish operatsiyalarini bajarish uchun biroz siljish mavjud - agar bizda, masalan, 1101 raqami bo'lgan bo'lsa, unda 1 bit chapga siljiganimizdan so'ng, u 01101 bo'ladi, va agar endi uni 1 bitga o'ngga siljitsak, u 01110 bo'ladi. Va asosiy muammo bir xil bo'linma uchun bir necha o'nlab bunday operatsiyalar zarur bo'lishi mumkinligi. Ha, milliardlab tranzistorlar mavjudligini hisobga olsak, bunday operatsiya nanosekundlarni oladi, ammo ko'plab operatsiyalar bo'lsa, biz bu hisob-kitoblarga vaqt sarflaymiz.
Kvant kompyuterlari qanday ishlaydi
Kvant kompyuter hisoblashning umuman boshqacha usulini taklif etadi. Keling, ta'rif bilan boshlaymiz:
Kvant kompyuter -hisoblash moslamasibu hodisalarni ishlatadigankvant superpozitsiyasi vakvant chalkashligi ma'lumotlarni uzatish va qayta ishlash uchun.
Bu aniqroq bo'lmadi. Kvant superpozitsiyasi ma'lum bir ehtimollik darajasiga ega tizim uning uchun mumkin bo'lgan barcha holatlarda mavjudligini aytadi (bu holda barcha ehtimolliklar yig'indisi, albatta, 100% yoki 1 ga teng). Keling, misol keltiraylik. Kvant kompyuterlaridagi ma'lumotlar kubitlarda saqlanadi - agar oddiy bitlar 0 yoki 1 holatga ega bo'lishi mumkin bo'lsa, u holda kubitlar bir vaqtning o'zida 0, 1 va 0 va 1 holatlarga ega bo'lishi mumkin. Shuning uchun, agar bizda 3 kubit bo'lsa, masalan 110, u holda bu bitdagi ifoda 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 ga teng.
Bu bizga nima beradi? Ha, hammasi! Masalan, bizda 4 belgidan iborat raqamli parol mavjud. Oddiy protsessor uni qanday buzadi? 0000 dan 9999.9999 gacha bo'lgan oddiy qidiruv ikkilik tizim 10011100001111 shakliga ega, ya'ni uni yozish uchun bizga 14 bit kerak. Shuning uchun, agar bizda 14 kubitli kvantli kompyuter bo'lsa, biz allaqachon parolni bilamiz: axir bunday tizimning mumkin bo'lgan holatlaridan biri bu paroldir! Natijada, hattoki superkompyuterlar ham bir necha kundan beri ko'rib chiqayotgan barcha muammolar bir zumda kvant tizimlarida hal qilinadi: ma'lum xususiyatlarga ega moddani topish kerakmi? Muammo yo'q, moddaning talabiga binoan bir xil miqdordagi kubitli tizim yarating - va javob allaqachon cho'ntagingizda bo'ladi. AI yaratish kerak ( sun'iy intellekt? Bu osonroq bo'lishi mumkin emas: oddiy kompyuter barcha kombinatsiyalarni boshdan kechirayotganda, kvant kompyuter eng yaxshi javobni tanlab, chaqmoq tezligida ishlaydi. 
Hammasi ajoyibdek tuyulishi mumkin edi, ammo bitta muhim muammo bor - hisob-kitoblar natijasini qanday bilib olamiz? Oddiy kompyuter bilan hamma narsa oddiy - biz uni to'g'ridan-to'g'ri protsessorga ulab olishimiz va o'qishimiz mumkin: mantiqiy 0 va 1, albatta, zaryadning yo'qligi va mavjudligi deb talqin etiladi. Ammo bu kubitlar bilan ishlamaydi - axir u har qanday daqiqada o'zboshimchalik holatida bo'ladi. Bu erda kvant chalkashligi paydo bo'ladi. Uning mohiyati shundaki, siz bir-biri bilan bog'langan juft zarralarni olishingiz mumkin (ilmiy ma'noda - agar, masalan, bitta chigal zarrachaning spinining proektsiyasi salbiy bo'lsa, ikkinchisi albatta ijobiy bo'ladi) . Barmoqlaringiz qanday ko'rinadi? Aytaylik, bizda ikkita quti bor, unda bir parcha qog'oz bor. Biz qutilarni istalgan masofaga olib boramiz, ulardan birini ochamiz va undagi qog'oz gorizontal chiziqda ekanligini ko'ramiz. Bu avtomatik ravishda boshqa qog'oz parchasi vertikal chiziqda bo'lishini anglatadi. Ammo muammo shundaki, biz bitta qog'ozning (yoki zarrachaning) holatini bilishimiz bilan kvant tizimi qulaydi - noaniqlik yo'qoladi, kubitlar oddiy bitlarga aylanadi.
Shuning uchun kvant kompyuterlarida hisob-kitoblar mohiyatan bir martalik: biz chigal zarralardan iborat tizimni yaratamiz (ularning ikkinchi "yarmlari" qayerda joylashganligini bilamiz). Biz hisob-kitoblarni amalga oshiramiz va shundan so'ng biz "qutini qog'oz bilan ochamiz" - biz chigallangan zarralar holatini va shu sababli kvant kompyuteridagi zarralar holatini va shu sababli hisob-kitoblarning natijasini bilib olamiz. Shunday qilib, yangi hisob-kitoblar uchun siz yana kubitlarni yaratishingiz kerak - siz shunchaki "qutichani qog'oz bilan yopolmaysiz" - biz allaqachon qog'ozga nima chizilganligini bilamiz.
Savol tug'iladi - kvant kompyuteri har qanday parolni bir zumda taxmin qilishi mumkinligi sababli - ma'lumotlarni qanday himoya qilish kerak? Bunday qurilmalar paydo bo'lishi bilan maxfiylik yo'qoladimi? Albatta yo'q. Kvant shifrlash deb atalmish qutqarish uchun keladi: u kvant holatini "o'qish" paytida u yo'q qilinishiga asoslanadi, bu esa har qanday xakerlikni imkonsiz qiladi.
Uy kvantli kompyuter
Xo'sh oxirgi savol - kvant kompyuterlari juda zo'r, qudratli va buzilmas ekan, nega biz ulardan foydalanmaymiz? Muammo ahamiyatsiz - oddiy uy sharoitida kvant tizimini amalga oshirish mumkin emas. Kubit superpozitsiya holatida cheksiz uzoq vaqt davomida mavjud bo'lishi uchun o'ta o'ziga xos shartlar zarur: bu to'liq vakuum (boshqa zarralarning yo'qligi), harorat Kelvindagi nolga iloji boricha yaqin (supero'tkazgich uchun) va umuman yo'qligi elektromagnit nurlanish (kvant tizimiga ta'siri yo'qligi sababli). Qabul qilaman, uyda bunday sharoitlarni yaratish, yumshoq qilib aytganda, yaratish qiyin, ammo ozgina og'ish superpozitsiya holatining yo'q bo'lib ketishiga olib keladi va hisoblash natijalari noto'g'ri bo'ladi. Ikkinchi muammo - kubitlarni bir-biri bilan o'zaro aloqada bo'lishidir - ular o'zaro aloqada bo'lganda, ularning umrlari keskin kamayadi. Natijada, ma'lum bir kun uchun maksimal - bir necha o'n kubitli kvant kompyuterlari.
Biroq, D-Wave-dan 1000 kubitga ega bo'lgan kvant kompyuterlari mavjud, ammo umuman aytganda, ular haqiqiy kvant kompyuterlari emas, chunki ular kvant chalkashlik printsiplaridan foydalanmaydilar, shuning uchun ular klassik kvant algoritmlari asosida ishlay olmaydilar: 
Shunga qaramay, bunday qurilmalar odatdagi shaxsiy kompyuterlardan sezilarli darajada (ming marta) kuchliroqdir, bu kashfiyot deb hisoblanishi mumkin. Biroq, ular tez orada foydalanuvchi qurilmalarini almashtirmaydilar - boshlang'ich uchun, biz bunday qurilmalarning uyda ishlashi uchun qanday sharoit yaratishni o'rganishimiz kerak, yoki aksincha, bunday qurilmalarni odatdagi sharoitimizda ishlashga "majburlash" kerak. Ikkinchi yo'nalishda allaqachon qadamlar qo'yilgan - 2013 yilda xona haroratida ishlaydigan, dopingli olmosga asoslangan birinchi ikki kubitli kvant kompyuter yaratildi. Ammo, afsuski, bu shunchaki prototip bo'lib, hisob-kitoblar uchun 2 kubit etarli emas. Shunday qilib, kvant kompyuterlarini kutish hali juda uzoq.
Insoniyat, xuddi 60 yil oldingi kabi, yana hisoblash texnologiyalari sohasida katta yutuqlar arafasida turibdi. Yaqinda hozirgi hisoblash mashinalarining o'rnini kvant kompyuterlari egallaydi.
Qanday taraqqiyotga erishildi
1965 yilda Gordon Murning aytishicha, bir yil ichida kremniy mikrochipiga mos keladigan tranzistorlar soni ikki baravar ko'payadi. Yaqinda bu o'sish sur'ati pasayib ketdi va ikki baravar kam - ikki yilda bir marta. Hatto bunday tezlikda ham yaqin kelajakda tranzistorlar atom kattaligiga etadi. Keyinchalik - o'tish mumkin bo'lmagan chiziq. Transistorning fizik tuzilishi nuqtai nazaridan u hech qanday tarzda atom qiymatlaridan kam bo'lmasligi mumkin. Chip hajmini oshirish muammoni hal qilmaydi. Transistorlar ishi issiqlik energiyasini chiqarish bilan bog'liq va protsessorlarga yuqori sifatli sovutish tizimi kerak. Ko'p yadroli arxitektura, shuningdek, keyingi o'sish masalasini hal qilmaydi. Yaqinda zamonaviy protsessor texnologiyasini rivojlantirishning eng yuqori cho'qqisi.
Shaxsiy kompyuterlar foydalanuvchilar orasida endigina paydo bo'layotgan bir paytda ishlab chiquvchilar ushbu muammoni tushunib etishdi. 1980 yilda kvant informatika asoschilaridan biri, sovet professori Yuriy Manin kvant hisoblash g'oyasini shakllantirdi. Bir yil o'tgach, Richard Feyman kvant protsessorli kompyuterning birinchi modelini taklif qildi. Kvant kompyuterlari qanday bo'lishi kerakligi haqidagi nazariy asoslarni Pol Benioff tuzgan.
Kvant kompyuter qanday ishlaydi
Yangi protsessor qanday ishlashini tushunish uchun siz kamida kvant mexanikasi tamoyillari to'g'risida yuzaki bilimga ega bo'lishingiz kerak. Bu erda matematik maketlar va formulalarni taqdim etish mantiqsiz. Oddiy odam uchun kvant mexanikasining uchta o'ziga xos xususiyati bilan tanishish kifoya:
- Zarrachaning holati yoki holati faqat har qanday ehtimollik darajasi bilan aniqlanadi.
- Agar zarrachada bir nechta holat bo'lishi mumkin bo'lsa, unda u bir vaqtning o'zida barcha mumkin bo'lgan holatlarda bo'ladi. Bu superpozitsiyaning printsipi.
- Zarrachaning holatini o'lchash jarayoni superpozitsiyaning yo'qolishiga olib keladi. Zarrachaning holati to'g'risida o'lchov natijasida olingan ma'lumot o'lchov oldidagi zarrachaning haqiqiy holatidan farq qilishi xarakterlidir.
Sog'lom aql nuqtai nazaridan - to'liq bema'nilik. Bizning oddiy dunyomizda ushbu tamoyillar quyidagicha ifodalanishi mumkin: xonaga eshik yopiq va shu bilan birga ochiq. Bir vaqtning o'zida yopiq va ochiq.
Bu hisob-kitoblar orasidagi ajoyib farq. Oddiy protsessor o'z harakatlarida ikkilik kod bilan ishlaydi. Kompyuter bitlari faqat bitta holatda bo'lishi mumkin - mantiqiy qiymati 0 yoki 1 ga teng. Kvant kompyuterlari bir vaqtning o'zida mantiqiy qiymati 0, 1, 0 va 1 bo'lishi mumkin bo'lgan kubitlar bilan ishlaydi. Muayyan muammolarni hal qilish uchun ular an'anaviy kompyuterlarga nisbatan millionlab dollarlik afzalliklarga ega bo'ladilar. Bugungi kunda allaqachon ish algoritmlarining o'nlab tavsiflari mavjud. Dasturchilar hisoblashning yangi tamoyillari asosida ishlay oladigan maxsus dastur kodini yaratadilar.
Yangi kompyuter qaerda qo'llaniladi
Hisoblash jarayoniga yangicha yondashish juda katta hajmdagi ma'lumotlar bilan ishlashga va tezkor hisoblash operatsiyalarini bajarishga imkon beradi. Birinchi kompyuterlarning paydo bo'lishi bilan ba'zi odamlar, shu jumladan davlat arboblari, ulardan xalq xo'jaligida foydalanishga katta shubha bilan qarashdi. Bugungi kunda tubdan yangi avlod kompyuterlarining ahamiyatiga shubha bilan qaraydigan odamlar bor. Uzoq vaqt davomida texnik jurnallar investorlarni aldash uchun odatiy hiyla-nayrang deb hisoblab, kvant hisoblash bo'yicha maqolalarni nashr etishdan bosh tortishdi.
Hisoblashning yangi usuli barcha sohalarda ilmiy ulkan kashfiyotlar uchun zamin yaratadi. So'nggi yillarda to'planib qolgan ko'plab muammoli masalalarni tibbiyot hal qiladi. Kasallikning dastlabki bosqichida saraton kasalligini hozirgi vaqtga qaraganda aniqlash mumkin bo'ladi. Kimyo sanoati noyob xususiyatlarga ega mahsulotlarni sintez qilish imkoniyatiga ega bo'ladi.
Astronavtika sohasida kashfiyot uzoq kutilmaydi. Boshqa sayyoralarga uchish shahar atrofida kunlik sayohatlar kabi oddiy bo'lib qoladi. Kvant hisoblashidagi potentsial sayyoramizni tanib bo'lmaydigan darajada o'zgartiradi.
Kvant kompyuterlarining yana bir ajralib turadigan xususiyati bu kvant hisoblashning kerakli kodni yoki shifrni tezda tanlash qobiliyatidir. An'anaviy kompyuter matematik optimallashtirish echimini ketma-ket ravishda bajaradi, bir variantdan ikkinchisiga takrorlanadi. Kvant raqobatchisi bir vaqtning o'zida barcha ma'lumotlar to'plami bilan ishlaydi va misli ko'rilmagan qisqa vaqt ichida eng mos variantlarni darhol tanlaydi. Bank operatsiyalari ko'z ochib yumguncha shifrlangan bo'ladi, bu zamonaviy kompyuterlar uchun mavjud emas.
Biroq, bank sektori tashvishlanmasligi mumkin - uning sirini o'lchov paradoksiga ega bo'lgan kvant shifrlash usuli saqlaydi. Kodni buzmoqchi bo'lganingizda, uzatilgan signal buziladi. Qabul qilingan ma'lumot hech qanday ma'noga ega bo'lmaydi. Ayg'oqchilik keng tarqalgan maxfiy xizmatlar kvant hisoblash imkoniyatlari bilan qiziqishadi.
Qurilishdagi qiyinchiliklar
Qiyinchilik kvant biti cheksiz uzoq vaqt superpozitsiya holatida bo'lishi mumkin bo'lgan sharoitlarni yaratishda yotadi.
Har bir kubit - bu supero'tkazuvchanlik tamoyillari va kvant mexanikasi qonunlari asosida ishlaydigan mikroprotsessor.
Mantiqiy mashinaning mikroskopik elementlari atrofida bir qator noyob ekologik sharoitlar yaratilgan:
- harorat 0,02 daraja Kelvin (-269,98 Selsiy);
- magnit va elektr nurlanishidan himoya qilish tizimi (ushbu omillarning ta'sirini 50 ming marta kamaytiradi);
- issiqlik tarqalishi va tebranishni susaytirish tizimi;
- atmosfera bosimidan past bo'lgan havoning 100 mlrd marta kam uchraydigan sinishi.
Atrof-muhitdagi ozgina og'ish, kubitlarning bir zumda superpozitsiya holatini yo'qotishiga olib keladi va bu ularning noto'g'ri ishlashiga olib keladi.
Oldinda butun sayyora
Yuqorida aytib o'tilganlarning barchasi, agar Google NASA bilan birgalikda o'tgan yili Kanada tadqiqot korporatsiyasidan D-Wave kvant kompyuterini sotib olmagan bo'lsa, unda fantastika yozuvchisi ilm-fan fantastik hikoyalari ijodkorligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. 512 kubit.
Uning yordami bilan kompyuter texnologiyalari bozorida etakchi katta hajmdagi ma'lumotlarni saralash va tahlil qilishda mashinani o'rganish muammolarini hal qiladi.
AQShni tark etgan Snouden ham muhim bir bayonot berdi - NSA o'z kvant kompyuterini ishlab chiqishni ham rejalashtirmoqda.
2014 yil - D-Wave tizimlari davrining boshlanishi
Muvaffaqiyatli kanadalik sportchi Jordi Rouz Google va NASA bilan kelishuvdan so'ng 1000 kubitli protsessor qurishni boshladi. Kelajakdagi model birinchi tijorat prototipidan tezligi va hisoblash hajmi bo'yicha kamida 300 ming marta oshib ketadi. Fotosurati quyida joylashgan kvant kompyuter - bu printsipial yangi hisoblash texnologiyasining dunyodagi birinchi tijorat versiyasi.
Ilmiy rivojlanish bilan shug'ullanish uchun unga universitetdagi Kolin Uilyamsning kvant hisoblash bo'yicha asarlari bilan tanishishi sabab bo'ldi. Aytishim kerakki, Uilyams bugungi kunda Rose Corporation-da biznes loyihalari menejeri sifatida ishlaydi.
Kashfiyot yoki ilmiy yolg'on
Rouzning o'zi kvant kompyuterlari nima ekanligini to'liq bilmaydi. O'n yil ichida uning jamoasi 2 kubitli protsessorni yaratishdan bugungi birinchi tijorat mahsulotiga aylandi.
Rouz o'zining tadqiqotining boshidanoq eng kam soni 1000 kubit bo'lgan protsessor yaratishga intildi. Va u albatta tijorat variantiga ega bo'lishi kerak edi - sotish va pul ishlash.
Ko'pchilik, Rozening obsesyoni va tijorat qobiliyatini bilib, uni soxtalashtirishda ayblashga urinadi. Ma'lum bo'lishicha, eng oddiy protsessor kvant protsessori sifatida chiqarilgan. Bunga yangi texnika hisob-kitoblarning ayrim turlarini bajarishda favqulodda tezlikni namoyish etishi ham yordam beradi. Aks holda, u o'zini juda oddiy kompyuter kabi tutadi, faqat juda qimmat.
Ular qachon paydo bo'ladi
Kutish uchun ko'p vaqt bo'lmaydi. Prototipni qo'shma xaridorlari tomonidan tashkil etilgan tadqiqot guruhi tez orada D-Wave bo'yicha tadqiqotlar natijalari to'g'risida hisobot beradi.
Ehtimol, yaqinda kvant kompyuterlari atrofimizdagi dunyo haqidagi tushunchamizni o'zgartiradigan vaqt keladi. Va hozirgi paytda butun insoniyat o'z evolyutsiyasining yuqori darajasiga ko'tariladi.
Kvant kompyuter texnologiyalarining mohiyatini ozmi-ko'pmi to'liq ochib berish uchun avval kvant nazariyasi tarixiga to'xtalib o'tamiz.
Bu tadqiqot natijalari Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan ikki olimning sharofati bilan tug'ilgan: 1918 yilda M. Plank va 1921 yilda A. Eynshteyn fotonning kvantini kashf etgan.
Kvant kompyuterlari g'oyasining tug'ilgan yili 1980 yil bo'lib, Benioff kvant nazariyasining to'g'riligini amalda muvaffaqiyatli namoyish qila oldi.
Kvant kompyuterining birinchi prototipi Gershenfeld va Chuang tomonidan 1998 yilda Massachusets Texnologiya Institutida (MTI) yaratilgan. Xuddi shu tadqiqotchilar guruhi keyingi ikki yil ichida yanada rivojlangan modellarni yaratdilar.
Oddiy odam uchun kvant kompyuteri miqyosi jihatidan juda hayoliy narsa hisoblash mashinasi, uning oldida oddiy kompyuter kompyuter oldida qayd yozuviga o'xshaydi. Va, albatta, bu mujassamlashdan juda uzoq narsa.
Kvant kompyuterlari bilan bog'liq bo'lgan odam uchun bu umumiy ishlash tamoyillari ozmi-ko'pi tushunarli bo'lgan qurilma, ammo uni apparatda aks ettirishdan oldin hal qilish kerak bo'lgan ko'plab muammolar mavjud va hozirda ko'plab laboratoriyalar mavjud ular to'siqlarni engib o'tishga harakat qilmoqdalar. 
Kvant texnologiyasi sohasida ilgari ham yutuqlar bo'lgan va xususiy kompaniyalar, shu jumladan IBM va DWays.
Ular bugungi kunda ham ushbu sohadagi eng so'nggi yutuqlar to'g'risida muntazam ravishda hisobot berishadi. Tadqiqotlarning aksariyati yapon va amerikalik olimlar tomonidan olib boriladi. Yaponiya apparat sohasida jahon etakchiligiga intilish va dasturiy ta'minot ushbu sohani rivojlantirishga katta mablag 'sarflaydi. Hewlett-Packard vitse-prezidentining so'zlariga ko'ra, barcha tadqiqotlarning 70 foizigacha quyosh chiqayotgan mamlakatda o'tkazilgan. Kvant kompyuterlari bu ularning maqsadli kompaniyasining jahon bozorida etakchilikni qo'lga kiritish bosqichlaridan biridir.
Ushbu texnologiyalarni o'zlashtirish istagi nima bilan izohlanadi? Ularning yarimo'tkazgichli kompyuterlarga nisbatan tortishuvsiz muhim afzalliklari!
NIMA U?
Kvant kompyuter - bu kvant mexanikasi asosida ishlaydigan hisoblash moslamasi.
Bugungi kunda to'liq miqyosli kvantli kompyuter bu kvant nazariyasidagi mavjud ma'lumotlar yordamida yaratib bo'lmaydigan gipotetik qurilma.
Hisoblash uchun kvant kompyuterida klassik algoritmlar emas, balki kvant xarakteridagi murakkab jarayonlar qo'llaniladi, ular kvant algoritmlari deb ham ataladi. Ushbu algoritmlarda kvant mexanik effektlari qo'llaniladi: kvant chalkashligi va kvant parallelligi.
Kvant kompyuterining nima uchun umuman zarurligini tushunish uchun uning ishlash printsipini tushunish kerak.
Agar odatiy kompyuter nol va bitta bilan ketma-ket operatsiyalarni bajarish bilan ishlasa, u holda kvant kompyuterida supero'tkazuvchi plyonkaning halqalari ishlatiladi. Oqim bu halqalar orqali turli yo'nalishlarda o'tishi mumkin, shuning uchun bunday halqalar zanjiri bir vaqtning o'zida nollar va birlar bilan juda ko'p operatsiyalarni amalga oshirishi mumkin.
Kvant kompyuterining asosiy ustunligi aynan shu yuqori quvvatdir. Afsuski, bu uzuklar eng kichik narsalarga ham bo'ysunadi tashqi ta'sir, buning natijasida oqim yo'nalishi o'zgarishi mumkin va bu holda hisob-kitoblar noto'g'ri bo'lib chiqadi.
KVANT KOMPYUTERNING KONVENSIYALIKDAN FARKI
kvant kompyuterlarining oddiy kompyuterlardan asosiy farqi shundaki, ma'lumotlarni saqlash, qayta ishlash va uzatish "bitlar" yordamida emas, balki "kubitlar" - shunchaki "kvant bitlar" bilan gaplashganda sodir bo'ladi. Oddiy bit singari, kubit odatdagi "| 0\u003e" va "| 1\u003e" holatlarida bo'lishi mumkin, shuningdek, A va | superpozitsiya holatida A · | 0\u003e + B · | 1\u003e bo'lishi mumkin. shartini qondiradigan har qanday murakkab sonlar | A | 2 + | B | 2 \u003d 1.
KVANT KOMPYUTERLARNING TURLARI
Kvant kompyuterlarining ikki turi mavjud. Ikkalasi ham kvant hodisalariga asoslangan, faqat boshqa tartibda.
supero'tkazuvchilarning buzilishiga asoslangan magnit oqimni kvantizatsiyalashga asoslangan kompyuterlar - Jozefson bog'lanishlari. Jozefson effektida allaqachon chiziqli kuchaytirgichlar, analog-raqamli konvertorlar, SQUIDlar va korrelyatorlar ishlab chiqarilmoqda. elementlar bazasi petaflop (1015 op./s) kompyuter yaratish loyihasida foydalanilgan. Tajriba bilan erishildi soat chastotasi 370 gigagertsli chastotani, kelajakda 700 gigagertsgacha etkazilishi mumkin, ammo bu qurilmalardagi to'lqin funktsiyalarining burilish vaqti alohida klapanlarning almashtirish vaqti bilan taqqoslanadi va aslida yangilarida, kvant tamoyillari allaqachon tanish bo'lgan element bazasi amalga oshirilmoqda - triggerlar, registrlar va boshqalar mantiq eshiklari.
Kvantli kompyuterlarning yana bir turi, shuningdek kvantli izchil kompyuterlar deb nomlangan bo'lib, butun hisoblash vaqti davomida ishlatilgan kubitlarning to'lqin funktsiyalarining muvofiqligini saqlashni talab qiladi - boshidan oxirigacha (kubit ajratilgan ikkita energiya darajasi bo'lgan har qanday kvant mexanik tizim bo'lishi mumkin). Natijada, ba'zi bir vazifalar uchun izchil kvantli kompyuterlarning hisoblash quvvati 2N ga mutanosib, bu erda N - kompyuterdagi kubitlar soni. Bu kvant kompyuterlari haqida gap ketganda qo'llaniladigan so'nggi turdagi qurilmalar.
KVANT KOMPYUTERLARI HOZIR
Ammo bugungi kunda kichik kvantli kompyuterlar qurilmoqda. D-Wave Systems kompaniyasi bu yo'nalishda ayniqsa faoldir, u 2007 yilda 16 kubitdan iborat kvant kompyuterini yaratgan. Ushbu kompyuter, ularning ba'zilari bir-birlarini yoqtirmasliklariga asoslanib, stolda mehmonlarni joylashtirish vazifasini muvaffaqiyatli uddaladi. Endi D-Wave Systems kvant kompyuterlarini ishlab chiqishda davom etmoqda.
Yaponiya, Xitoy va AQShdan kelgan fiziklar guruhi birinchi marta fon Neyman arxitekturasiga asoslangan kvant kompyuterini - ya'ni kvant protsessori va kvant xotirasini fizikaviy ajratish bilan qurishga muvaffaq bo'lishdi. IN hozirda Kvant kompyuterlarini (kvant mexanikasi ob'ektlarining g'ayrioddiy xususiyatlariga asoslangan kompyuterlar) amaliy amalga oshirish uchun fiziklar har xil ekzotik narsalar va hodisalarni - optik tuzoqqa tushgan ionlardan, yadro magnit-rezonansidan foydalanadilar. Yangi ish uchun olimlar miniatyura supero'tkazuvchilar davrlariga tayanishdi - bu kabi sxemalar yordamida kvantli kompyuterni amalga oshirish qobiliyati 2008 yilda Nature da tasvirlangan.
Olimlar tomonidan yig'ilgan kompyuter kvant xotirasidan iborat bo'lib, uning rolini ikkita mikroto'lqinli rezonator, avtobus bilan bog'langan ikkita kubitning protsessori (rezonator ham o'z rolini o'ynagan va kubitlar supero'tkazuvchi davrlar bo'lgan) va ma'lumotlarni o'chirish. Ushbu kompyuter yordamida olimlar amalga oshirdilar ikkita asosiy algoritm - kvant Furye konvertatsiyasi va Toffoli mantiq eshiklari yordamida birikma:
Birinchi algoritm diskret Furye konvertatsiyasining kvant analogidir. Uning o'ziga xos xususiyati analog (n 2n tartibida) bilan taqqoslaganda algoritmni amalga oshirishda funktsional elementlarning soni (n2 tartibida) ancha kichikdir. Diskret Furye konvertatsiyalari inson faoliyatining turli sohalarida - qisman differentsial tenglamalarni o'rganishdan tortib ma'lumotlarni siqishga qadar qo'llaniladi.
O'z navbatida, Toffolining kvant mantiq eshiklari asosiy elementlar bo'lib, ulardan ba'zi qo'shimcha talablar bilan har qanday mantiqiy funktsiyani (dasturni) olish mumkin. O'ziga xos xususiyati Ushbu elementlar reversivdir, bu fizika nuqtai nazaridan, boshqa narsalar qatori, qurilmaning issiqlik chiqarilishini minimallashtiradi.
Olimlarning fikriga ko'ra, ular yaratgan tizimning bitta ajoyib afzalligi bor - bu osonlikcha kattalashtirilishi mumkin. Shunday qilib, u kelajakdagi kompyuterlar uchun o'ziga xos qurilish bloklari bo'lib xizmat qilishi mumkin. Tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, yangi natijalar yangi texnologiya va'dasini aniq namoyish etadi.
