الحوسبة الكمومية - وهو مصطلح بعيد عن الشخص العادي ، في الوقت الحاضر ، يمكنك أيضًا ارتدائه والشعور بسحره السحري.
22 مارس، عقد معهد الابتكار الكم، والأكاديمية الصينية للعلوم والتكنولوجيا في خفى الكم المعلومات و(المشار إليها فيما يلي باسم "معهد الكم الابتكار") 2018 الاجتماع السنوي، من قبل معهد الكم المعلومات والكم أكاديمية الصينية للعلوم والابتكار العلمي والتكنولوجي، والسحب علي وحدات أخرى البحث والتطوير من 11 بت فائقة التوصيل الكم منصة الحوسبة السحابية مشترك أعلن رسميا على الخط، وهو المستخدمين في العالم في المرتبة الثانية بعد IBM لتقديم أكثر من 10 بت خدمات نظام الحوسبة الكم سحابة للجمهور. تحتاج فقط إلى الوصول إلى هذا الكمبيوتر الكم من خلال واجهة معينة، ل تحميل خط الكم تحتاج إلى تشغيل، والحصول على نتيجة الحساب التي قدمها منصة الحوسبة السحابية تطوير الكم الكم، وتهدف إلى التحقق من الاستقرار وتسريع حوسبة الكم من منظور الأجهزة، في حين أن النظم الإيكولوجية صناعة الثقافة، وتعزيز الحوسبة الكمومية بالنسبة إلى العدد الهائل من الباحثين النظريين في مجال الحوسبة الكمومية ، يمكن لهذه المنصة السحابية أن تقدم المزيد من الدعم والمحاكاة لأبحاثهم الخاصة ، وبالنسبة لعشاق العلوم ، فهي أيضًا عبارة عن تعلّم قريب المدى لفهم الحوسبة الكمومية. مواقف علمية شعبية.
في الوقت الحاضر، والتعامل معها على وجه التحديد خدمات الحوسبة 11 بت الكم حققت كاملة في نهاية العام تجربة الحوسبة بيئة المحاكاة الكلاسيكية والمعالج الكم الحقيقي في السحابة، لا يمكن للمستخدمين فقط تشغيل مخصصة لتلبية متطلبات محددة في المعالج فائق التوصيل الكم مختلف خط الكم، وتحميل نتائج التشغيل، ولكن أيضا من خلال حساب محاكاة الكلاسيكية، والمعالج الكم للمقارنة مع نتائج الاختبار تبين أن واحد بت بوابة الكم معالج الإخلاص وبلغ متوسط 99.7٪، وبلغ متوسط dibit 94.9 الباب ٪. ما هو الحوسبة الكمومية فائقة التوصيل؟
اليوم، أيدينا عقد أنواع مختلفة، والحيل الكمبيوتر، في الواقع، هو الوحدة الأساسية من الترانزستورات المتكاملة، كل الترانزستور تستخدم لتمثيل المعلومات 0 أو 1، ومن خلال مجموعة متنوعة من العمليات المنطقية، يريدون مساعدتنا في الحصول على النتيجة المرجوة.
ومع ذلك، لا التكامل أيضا مواكبة النمو الهائل للمعلومات الناس العصر الرقمي احتياجات الحوسبة. ونظرا لرقاقة كثافة التكامل دائما الحدود المادية، على وجه الخصوص، والتعامل مع بعض القضايا المعقدة (مثل العوملة)، قد يكون الوقت اللازم لتجهيز الكمبيوتر الموجودة يصل سوف يستغرق مئات الآلاف من السنين.
قبل 30 عاما، وقد اقترح العلماء طريقة جديدة لحساب - التقليدي منطق حساب ثنائي "جزءا لا يتجزأ من" أنظمة الكم، مبدأ الكم من تراكب، بحيث حالة تراكب أثناء وجوده في و qubit 0 و 1، بحيث، حيث بلغ عدد البتات مع الزيادة ، فإن القدرة على تخزين وحساب زيادة أضعافا مضاعفة!
كيف نفهم هذا التسارع الهائل؟ ولنا أن نتخيل، للكمبيوتر الكلاسيكية، البتات اثنين في وقت قد تمثل 00 فقط، 01، 10، 11 في أربعة احتمالات، ولكن في الحوسبة الكمومية، يمكن أن اثنين من حدة بعض الشيء تستوعب أربع قيم: 00، 01، 10 و 11. وبعبارة أخرى، لا يمكننا في الوقت نفسه دولتين 2 ^ N التلاعب.
هناك كلمة صينية تعني "الأغنام المتوفاة" ، مما يعني أنك تجد صعوبة في العثور على الهدف في متاهة معقدة حيث يمكنك إيجاد طريقة للهروب ، فالحوسبة الكمومية تشبه لعب لعبة متاهة غامضة. في الوقت نفسه ، سارعت الكواكب إلى إلقاء الكثير من التضايق ، وفي نفس الوقت بحثت عن الأهداف على العديد من الطرق والمهام المنجزة في وقت قصير للغاية.
في جميع الأنظمة التي من المتوقع أن تحقق هذه الفكرة الجميلة ، فازت التوصيل الفائق لصالح معظم العلماء بسبب مزاياها الفريدة.
عندما نذكر الموصلية الفائقة ، يفكر الجميع في "عدم وجود مقاومة" ، في الواقع ، تتمتع الموصلات الفائقة بالكثير من الخصائص الرائعة ، ومن بينها ، فإن وجود مفترق جوزيفسون قد وسع بشكل كبير من تطبيق الموصلية الفائقة وحتى طور نظامًا جديدًا. الموضوع - الموصلية الفائقة.
تم التنبؤ بعقدة جوزيفسون بواسطة جوزيف جوزيفسون في عام 1962. ما هي هذه الظاهرة؟ إذا كان هناك موصلان ضعيفان مترابطان بطريقة أو بأخرى ، على سبيل المثال ، هناك طبقة عازلة رقيقة للغاية بين موصلين فائقيين يمكن عبورهما بواسطة أزواج كوبر. بعد ذلك ، سيظهر تيار فائق التوصيل بين الموصلتين الفائقتين ؛ فإذا تم تطبيق فولطية عبر الطرفين ، فإن التيار المار خلال الوصلة يصبح تيارًا متناوبًا فائق التذبذب يتناوب ، ويكون التردد متناسبًا مع الجهد ؛ كذلك ، إذا ترتبط مفصلتي جوزيفسون في حلقة مغلقة ، مع تيار متحيز من الحجم المناسب ، سيتم تعديل التيار الفائق التوصيل عن طريق المجال المغناطيسي في مقياس التداخل ، وهذه الخصائص الكهربائية الغنية المتعلقة بالجهد وتنظيم المجال المغناطيسي تجعل العلماء يفكرون حاول استخدامه في دائرة كمومية ولعب دور تقاطع PN في دائرة تقليدية.
على سبيل المثال ، إذا استخدمنا مفترق جوزيفسون كمغني كمومي ، في ظل ظروف معينة ، تتصرف الإلكترونات في نظام مستوى طاقة غير متكافئ ، كما أن للإلكترونيات فيلا كبيرة بها عدة طوابق - يمكن أن تعيش في الطابق الأول ، ويمكن أن تعيش في الطابق الثاني ، إذا كنت سعيدًا ، يمكنك العيش على طابقين في نفس الوقت ، طالما قمت بتطبيق الميكروويف بتردد يساوي فرق الطاقة بين 0 و 1 ، يمكنك بسهولة "العيش" عند المستوى 0. ومن خلال التحكم بمستوى 1 ، إلى جانب طبيعة ضياع الدائرة فائقة التوصيل ، يمكن تحقيق التماسك الكمومي مع وقت التماسك الطويل.
الدائرة الكمومية الفعلية فائقة التوصيل تبدو كالتالي:
بعد ذلك ، يتم قراءة حالة qubit بواسطة تجويف مفصول من البتة (يشار إليه بـ Lr و Cr في الشكل) ، مع اقتران البتة ، سوف يتحرك تردد الرنين من التجويف قليلاً ، مما يحرك حجم فيما يتعلق بحالة البتة ، نحتاج فقط إلى قياس الإشارة بالقرب من تردد الرنين في التجويف لقراءة حالة البتة.
أخيراً ، تقترن البتات المتعددة من خلال المكثفات المتجاورة ، وهي العينة التي يستخدمها هذا المعالج الكمومي الفائق التوصيل.
كما ترون، فائقة التوصيل والالكترونيات لفهم ليس مماثلة تماما لدائرة الكلاسيكية؟ في الواقع، هو أن تنفذ، أيضا الكثير من تكنولوجيا معالجة عن طريق تكنولوجيا معالجة رقائق أشباه الموصلات التقليدية، والذي هو الحوسبة فائقة التوصيل الكم أحد الأسباب لنكون متفائلين حول العلماء. الكمبيوتر الكم في الكمبيوتر "ثلاجة كبيرة" فائقة التوصيل الكم هو نظام هش للغاية، حساسية خاصة غير طبيعية إلى الضوضاء الحرارية. قلنا في وقت سابق، والحوسبة الكمية تعتمد على إلكترونية العيش في مستوى 0 والمستوى 1 للسيطرة، ومستوى الطاقة في بت الكم هو صغير جدا، فقط تحويلها حول إلى درجة حرارة 48 ~ 960mK، بالإضافة إلى ذلك، ودرجة الحرارة، ويتم إنشاء أعلى قليلا داخل فقدان موصل جيد للكهرباء، وبالتالي، لدينا جدا يحتاج الكمبيوتر إلى ثلاجة كبيرة مخصصة لإبقائه في درجة حرارة منخفضة جدًا.
هذه الثلاجة الكبيرة الخاصة ، مثل ثلاجتنا الداخلية ، هي أيضًا مضخة حرارية ، بل تستخدم المرحلة الماصة للحرارة من سائل He3 / He4 المختلط لتخفيف المرحلة لنشر He3. مضخة استخراج لتضعف باستمرار المرحلة He3، في حين أن He3 إلى باستمرار العودة تركزت المرحلة المسال، مخففة بذلك أن دورة التبريد يمكن أن يؤدي إلى ماص للحرارة بشكل مستمر، بحيث يتم الحفاظ على درجة الحرارة في 10mk درجة حرارة منخفضة.
حساب فائق الكم
بالنسبة لآفاق الحوسبة الكمومية ، تعتقد الصناعة بشكل عام أنه من الضروري تحقيق الشروط التالية لتحقيق الحوسبة الكمومية الشاملة:
1. نظام قابلة تحديدا و qubit؛ 2. القدرة على تهيئة حالة المكدسة الدولة إشارة بسيطة، على سبيل المثال | 000 ...> الدولة؛ 3. قتا أطول بكثير من الوقت باب فك الترابط العاملة (4)؛ ل مجموعة بوابة عملية مشتركة المجموعة ؛ 5. يمكن أن تؤدي قياس كفاءة البتات.
لالحوسبة الكمومية فائقة التوصيل، الذي وصلت اليه أولية فوق العتبة، نظرا لتوافقه مع عمليات أشباه الموصلات التقليدية، وجوجل، IBM، وكالة ناسا وغيرها من عمالقة التجارية لديها تخطيط الحوسبة العميقة معقدة.
حول آفاق الحوسبة الكمومية، والرأي السائد هو أنه إذا كنت تستطيع التعامل بدقة المكدسة أكثر من عدد معين، والحواسيب الكم سوف تكون قادرة على جعل جهاز كمبيوتر الكلاسيكي للحاق على مهمة معينة، وهذا يعني، في عدد محدود ضيق المساحة أو الوقت، أكثر من أي تعمل أجهزة الكمبيوتر التايوانية الكلاسيكية بشكل أفضل ، وهذا هو التفوق الكمي الذي اقترحه الفيزيائي جون بريسكيل من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.
غوغل أفضل المتراكمة في فائقة التوصيل تكنولوجيا الكم، كممارس لمفهوم "الهيمنة الكم، الخوارزمية المقترحة، يقدر جوجل خطوط عشوائية الكم، هذا الرقم و qubit الهيمنة الكم حوالي 49'1".
في أكتوبر الماضي، والمنافسين جوجل - IBM في الولايات أرخايف المتحدة نشرت مقالا يدعي أن تحقيق عمق 27 خطوط عمق 56 بت 49 بت و هو الخط الكلاسيكي من 23 محاكاة "2"، 49 بت الآن لإثبات نية لا يمكن أن تتحقق الهيمنة الكمومية ، ومن ثم يتم إلغاء خطط جوجل لاستخدام 49 بتة لتحقيق هيمنة الكم.
كان IBM استفزاز بسرعة جوجل صفعة في وجهه. وبعد ذلك بشهرين، وأيضا متابعة المقالة في أرخايف أشار جوجل، إلى أن عدد البتات الكمومية ليست سوى جانب واحد من الهيمنة الكم، تحتاج خطوط عمق الكم نفس القدر من الأهمية أيضا إلى النظر فيها. استشهد جوجل الهيمنة خارطة الطريق الكم هم أول من اقترح '1' وليس هو كسر IBM، لأن السياق ذكر بوضوح عدد المكدسة إلى 49، في حين أن عمق خط الكم 49. جوجل أيضا تحقيق مزيد من يعطي عدد المكدسة مختلفة تظهر نتائج الاختبار التفصيلية عند أعماق الخط المختلفة أنه إذا كان عمق الدائرة الكمي يبلغ 19 عامًا فقط ، حتى إذا وصل إلى 100 كيلوبت ، يمكن محاكاة ذلك بشكل كلاسيكي كـ "3".
ونقلت تقارير "الطبيعة" المارتيني أرد MIT علوم الحاسوب وموثوق تقييم سكوت أرونسون، أن الورقة لا يمس معقولية التجربة "الهيمنة الكم، ولكن لإثبات أن جوجل المخطط" الهيمنة الكم "اختبار فرضية" 4 " .
ووفقا لبيانات Google معين في ديسمبر كانون الاول عام 2017، في الوقت المحاكاة الحاسوبية الكلاسيكية المطلوبة لبت الكم، ترتبط ارتباطا وثيقا بعدد البتات وعمق المؤشرين. من نتائج الاختبار، والمحاكاة الكلاسيكية مع 100 المكدسة، على عمق 20 الكم ديها 25 خطوط وعمق 45 المكدسة صعوبة مشابهة، لذلك لا يمكن الحديث عن فقط عندما يكون عدد من إعلان بت الكم، وهذا هو مثل لا يمكن أن يتحقق و qubit التشابك إذا N، مكتفيا بالقول أن عدد المكدسة على رقاقة لا معنى له. في الجوانب المحاكاة الكلاسيكية الدوائر الكم، وهناك العديد من المجموعات المحلية متابعة الدراسة، التي أدت أكاديمي HKUST الصينية قوه Guangcan الفريق استخدام الكمبيوتر الكلاسيكية المعقدة بت الكم خطوط لمحاكاة نظرية لتحقيق عمق 22 مضاهاة 64 بت من خط الكلاسيكية "5". كانت النتائج معهد بحوث نشرت أيضا السنوي مؤتمر العمل الكم الابتكار، والأكاديمية الصينية للعلوم في 22 فبراير شباط.
وبعبارة أخرى، أظهرت البيانات التجريبية القائمة وعد الهيمنة الكم، هو الآن كلاسيكية في أي جهاز كمبيوتر ولا يمكن أن يكون أكثر من 50 و qubit الدائرة نوعية لها عمق معقول تحت جهاز كمبيوتر الكم عالية. في هذا شرسة المنافسة، لا أحد يريد أن يأخذ زمام المبادرة في راية المكونات له في المرتفعات. الفريق الصيني ليست استثناء.
في العام الماضي، وجامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين البروفيسور بان جيان وى وزملاؤه تشو شياو بو، لو تشاويانغ وغيرها أستاذ مشترك جامعة تشجيانغ وانغ هاو هوا مجموعة الدراسة، ونظام فائق التوصيل للمرة الأولى منذ عشر فائقة التوصيل و qubit التورط "6"، وعلى هذا الأساس لتحقيق حل سريع المعادلات الخطية من '7' الخوارزميات الكمومية.
السطر الأخير من هذا الكمبيوتر الكم، والناس الكم هو لا يمكن أن يتحقق الأول لتزويد الجمهور مع 11 منصة الحوسبة السحابية فائقة التوصيل و qubit خدمات الحوسبة الكمومية الذاتي المتقدمة للصين واحد بت العملية، عملية ومزدوجة بت متعددة بت قراءة وغيرها من العمليات في خط الكم. تظهر نتائج الاختبار أن وقت الحساب، والإخلاص، ومؤشرات الأداء الرئيسية الأخرى سحابة الكم IBM تماما.
وتفيد التقارير أن الفريق كان في الاخلاص مختبر زادت بوابة اثنين بت إلى أكثر من 99٪، في حين تم تسليم الاختبارات الأولية ومعالج 24 بت فائقة التوصيل المستقبل الكم، سيستمر الباحثون إلى تحسين أداء منصة سحابة لتزويد المستخدمين بمزيد من البتات وخدمات حوسبة كمية أكثر دقة ، يعتقد بان جيان وي ، أكاديمي الأكاديمية الصينية للعلوم ونائب الرئيس التنفيذي لجامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين أن الحوسبة الكمومية لها أهمية عجيبة ، فقد ولدت ميكانيكا الكم ثورة صناعية ثالثة ، والآن من أجل حل الاختناقات قدرة الحوسبة الناجمة عن البيانات الكبيرة جاهزة.
الحوسبة الكمومية مع القدرة الحاسوبية فائقة السرعة، ولا سيما القدرة على حل المشاكل مثل الذكاء الاصطناعي، والمحاكاة الكم، تطوير الأدوية، والتحسين الكمي، من المتوقع أن تسير وراء الصين "الخارقة" في هذه المسابقة، لديها خريطة الطريق الخاصة بها ويأمل الباحثون الصينيون في السنوات القليلة المقبلة، لتحقيق التلاعب و qubit 50، لتحقيق "الهيمنة الكم.