L'informatique quantique - un terme lointain pour la personne moyenne Aujourd'hui, vous pouvez également le porter et sentir son charme magique.
22 mars de l'information quantique et de l'Institut d'innovation Quantum, l'Académie chinoise des sciences et de la technologie à Hefei tenu (ci-après dénommé « Institut Quantum Innovation ») 2018 réunion annuelle, par l'Institut d'informatique quantique et Quantum Académie chinoise des sciences de l'innovation scientifique et technologique, les nuages Ali et d'autres unités commun de recherche et développement de 11 bits plate-forme quantique de nuage informatique supraconducteur officiellement annoncé sur la ligne, ce qui est de la deuxième au monde après IBM d'offrir plus d'un utilisateur de services de cloud quantique système 10 bits de calcul au public. seulement besoin d'accéder à cet ordinateur quantique à travers une interface spécifique, vous télécharger en ligne quantique doit exécuter et d'obtenir un résultat de calcul donné par la plate-forme de développement de nuage informatique quantique quantique, conçu pour vérifier la stabilité et l'accélération informatique quantique à partir d'un point de vue matériel, alors que l'écosystème de l'industrie de la culture, promouvoir l'informatique quantique l'industrialisation. pour la majorité des théoriciens de l'informatique quantique, l'avantage de cette plate-forme cloud, pour fournir plus de soutien pour leurs recherches et simulations pour les amateurs de sciences, est aussi une étude approfondie, de comprendre l'informatique quantique Positions scientifiques populaires.
À l'heure actuelle, de manipuler avec précision les services informatiques quantiques 11 bits ont réalisé une expérience informatique back-end complet environnement de simulation classique et réel processeur quantique dans le nuage, les utilisateurs peuvent non seulement exécuter la mesure pour répondre aux besoins spécifiques du processeur quantique supraconducteur divers ligne quantique, et télécharger les résultats d'exploitation, mais aussi par le calcul de simulation classique, processeur quantique pour la comparaison avec les résultats des tests montrent que la fidélité du processeur quantique porte un seul bit en moyenne 99,7%, la dibit porte 94,9 moyenne % Qu'est-ce que l'informatique quantique supraconductrice?
Aujourd'hui, nos mains tenant divers types, astuces informatiques, en fait, est une unité de base des transistors intégrés, chaque transistor utilisé pour représenter l'information 0 ou 1, et à travers une variété d'opérations logiques, veulent nous aider Le résultat souhaité
Cependant, pas d'intégration aussi suivre la croissance exponentielle de l'information des personnes d'âge numérique besoins informatiques. En raison de la puce de densité d'intégration ont toujours des limites physiques, en particulier, traiter certaines questions complexes (telles que l'affacturage), le temps de traitement informatique existant peut aller jusqu'à Cela prendra des centaines de milliers d'années.
il y a 30 ans, les scientifiques ont proposé une nouvelle méthode de calcul - les systèmes quantiques logique de calcul binaire traditionnel intégré », le principe quantique de superposition, de sorte que l'état de superposition alors que dans le qubit 0 et 1, de sorte que, comme le nombre de bits Avec l'augmentation, la capacité de stocker et de calculer va augmenter de façon exponentielle!
Comment comprendre cette accélération exponentielle? On peut imaginer, pour un ordinateur classique, les deux bits à la fois peuvent ne représenter que 00, 01, 10, 11 dans quatre possibilités, mais dans l'informatique quantique, Deux unités binaires peuvent accepter quatre valeurs en même temps: 00, 01, 10 et 11. Autrement dit, nous pouvons manipuler 2 ^ N états en même temps.
Chinois ont un mot appelé « Qiluwangyang », qui ont compliqué labyrinthe dans la fourche de la fourche sur la route, vous êtes difficile de trouver la cible, alors que l'informatique quantique, est comme un jeu mystérieux labyrinthe, il peut utiliser beaucoup Les qubits, en même temps, ont fait beaucoup de doublages, en même temps, ils ont cherché les cibles sur beaucoup de routes et ont accompli les tâches en très peu de temps.
Dans tous les systèmes qui sont censés réaliser cette belle idée, supraconducteur a gagné la faveur de la plupart des scientifiques en raison de ses avantages uniques.
Soulevez le supraconductivité, nous pensons est « sans résistance ». En fait, il y a beaucoup de propriétés merveilleuses de superconducteurs dans lequel une jonction Josephson est appelée présence, élargir considérablement les applications de la supraconductivité, et même mis au point un nouveau Sujet - supraconductivité.
jonction Josephson est prévue en 1962 par le BD Josephson de ce phénomène est quoi? Si deux faibles sont reliés superconducteurs en quelque sorte, comme deux superconducteurs milieu d'un tunnel paire de Cooper pour la couche d'isolation ultra-mince , puis un courant supraconducteur se produira entre les deux supraconducteurs, et si elle se termine par une tension, le courant à travers la jonction devient supraconducteur de courant, une tension proportionnelle à la fréquence des oscillations et en alternance, en outre, si Les deux jonctions Josephson sont connectées en boucle fermée avec un courant de polarisation de la taille appropriée, le courant supraconducteur sera modulé par le champ magnétique de l'interféromètre Les propriétés électriques liées à la tension et à la régulation du champ magnétique font penser aux scientifiques Pour essayer de l'utiliser dans un circuit quantique, jouez le rôle d'une jonction PN dans un circuit traditionnel.
Par exemple, si nous utilisons une jonction Josephson comme inducteur quantique, dans certaines conditions, les électrons se comportent dans un système de niveau d'énergie quantifié et inégal, tout comme l'électronique a une grande villa de plusieurs étages. - Si vous êtes heureux, vous pouvez vivre sur deux étages en même temps.Si vous appliquez un micro-ondes avec une fréquence égale à la différence d'énergie entre 0 et 1, vous pouvez facilement «vivre» au niveau 0. Avec 1 contrôle de niveau, couplé avec la nature sans perte du circuit supraconducteur, on peut atteindre une cohérence quantique avec un temps de cohérence long.
Le circuit quantique supraconducteur actuel ressemble à ceci:
Ensuite, l'état du qubit est lu par une cavité découplée du bit (indiquée par Lr et Cr sur la figure.) Avec le couplage du bit, la fréquence de résonance de la cavité se déplace légèrement, et la taille du mouvement En fonction de l'état du bit, il suffit de mesurer le signal à proximité de la fréquence de résonance de la cavité pour lire l'état du bit.
Enfin, plusieurs bits sont couplés par des condensateurs adjacents, qui est l'échantillon utilisé par ce processeur quantique supraconducteur.
Comme vous pouvez le voir, que les électrons supraconducteurs soient ou non similaires au circuit classique, en réalité, de nombreuses techniques de traitement s'appuient également sur la technologie de traitement des puces semi-conductrices existante, qui est également l'informatique quantique supraconductrice. l'une des raisons d'être optimiste au sujet des scientifiques. l'ordinateur quantique dans l'ordinateur quantique supraconducteur « grand frigo » est un système très fragile, sensibilité particulièrement anormale au bruit thermique. nous avons dit plus haut, l'informatique quantique électronique reposent sur vivent au niveau 0 et 1 niveau de contrôle, le niveau d'énergie du bit quantique est très faible, seulement converti en température 48 ~ 960mK, en outre, une température légèrement supérieure, sont générés à l'intérieur de la perte supraconductrice, par conséquent, notre ultra L'ordinateur a besoin d'un grand réfrigérateur dédié pour le maintenir à une température très basse.
Ce grand réfrigérateur spécial, comme notre réfrigérateur domestique, est également une pompe à chaleur, mais utilise la phase endothermique du liquide mélangé He3 / He4 pour diluer la diffusion de phase He3 pour la refroidir. La pompe extrait en continu le He3 dans la phase diluée et renvoie simultanément le He3 extrait à la phase concentrée de sorte qu'un cycle de réfrigération à réduction de chaleur absorbant en continu puisse être produit pour maintenir la température à une température basse de 10 mk.
Calcul quantique supraconducteur
Pour la perspective de l'informatique quantique, l'industrie croit généralement qu'il est nécessaire de réaliser les conditions suivantes pour réaliser l'informatique quantique universelle:
1. Le système de qubits défini évolutive; 2. la possibilité d'initialiser l'état des qubits état de référence simple, par exemple | 000 ...> Etat; 3. beaucoup plus de temps que le temps de décohérence fonctionnement de la porte; 4 un Groupe de porte d'opération commune de groupe; 5. Peut effectuer la mesure efficace des bits.
Pour l'informatique quantique supraconductrice, le seuil ci-dessus a été atteint: grâce à sa compatibilité avec les processus traditionnels des semi-conducteurs, Google, IBM, la NASA et d'autres géants commerciaux ont exposé ce domaine informatique complexe et ésotérique.
A propos des perspectives de l'informatique quantique, la vue dominante est que, si vous pouvez manipuler avec précision les qubits plus d'un certain nombre, les ordinateurs quantiques seront en mesure de faire un ordinateur classique pour rattraper une tâche particulière, c'est-à-dire dans un manque d'espace ou un temps limité, que tout Eh bien fait beaucoup de poste informatique classique. c'est le California Institute of Technology physicien Prius John Kiel a proposé l'hégémonie quantique (suprématie quantique).
Google a le meilleur accumulé dans supraconductrice technologies quantiques, en tant que praticien du concept de « l'hégémonie quantique », l'algorithme proposé, Google estime lignes aléatoires quantiques, ce nombre qubit hégémonie quantique est sur le point 49'1 ».
Octobre dernier, les concurrents de Google - IBM aux Etats-Unis arXiv a publié un article affirmant que d'obtenir une profondeur de 27 lignes de 49 bits et la profondeur de 56 bits est la ligne classique de 23 simulation « 2 », loin de prouver l'intention 49 bits L'hégémonie quantique ne peut être réalisée, et les plans de Google d'utiliser 49 bits pour réaliser l'hégémonie quantique sont annulés.
provocation IBM a été rapidement gifle Google face. Deux mois plus tard, Google est l'article suivi également arXiv, a souligné que le nombre de bits quantiques est seulement un aspect de l'hégémonie quantique, les lignes de profondeur quantique tout aussi importants doivent également être pris en considération. Google a cité feuille de route de l'hégémonie quantique ils ont d'abord proposé par « 1 » et IBM ne se décompose pas, parce que le contexte numéro clairement mentionné de qubits à 49, tandis que la profondeur de la ligne quantique 49. Google donne également obtenir davantage le nombre de différents qubits et les résultats détaillés des tests sous différentes lignes de profondeurs décrites, si seulement la profondeur de la ligne quantique 19, même jusqu'à 100 qubits, peut également être simulé classique « 3 ».
« Nature » rapports cités Martinis Je réponds science MIT Computer et faisant autorité évaluation Scott Aaronson, que le document ne porte pas atteinte au caractère raisonnable de l'expérience « hégémonie quantique », mais de prouver que Google prévoit « l'hégémonie quantique » tester la prémisse de « 4 » .
Selon les données Google données en Décembre 2017, le temps de simulation par ordinateur classique nécessaire pour les bits quantiques, sont étroitement liés au nombre de bits et la profondeur des deux indicateurs. A partir des résultats de test, la simulation classique avec 100 qubits, une profondeur de 20 quantique a 25 lignes et une profondeur de 45 qubits difficulté est similaire, ne peut donc pas parler que lorsque le nombre d'annonce bits quantiques. Ceci est comme un enchevêtrement de qubit ne peut être atteint que si N, en disant seulement que le nombre de qubits sur une puce n'a pas de sens. dans les aspects de la simulation classique des circuits quantiques, il y a beaucoup de l'étude de suivi groupe domestique, que l'équipe Guo Guangcan HKUST chinoise académicien a conduit utilisé les bits quantiques complexes informatiques classiques lignes pour la simulation théorique pour atteindre une profondeur de 22 émulation 64 bits de la ligne classique « 5 ». les résultats ont également la conférence de travail annuel publié l'innovation quantique Institut de recherche, Académie chinoise des sciences le 22 Février.
En d'autres termes, les données expérimentales existantes ont montré des résultats prometteurs hégémonie quantique, il est maintenant un classique dans un ordinateur et ne peut pas être plus de 50 circuit quantique qubit a une profondeur raisonnable sous haute ordinateur quantique. Dans ce féroce Dans la compétition, tout le monde veut prendre l'initiative de placer ses propres drapeaux sur les hauteurs, l'équipe chinoise ne fait pas exception à la règle.
L'année dernière, l'Université des sciences et de la technologie de la Chine Professeur Pan Jianwei et ses collègues Zhu Xiaobo, Lu Chaoyang et autre professeur conjointe Université du Zhejiang groupe d'étude Wang Haohua, le système supraconducteur pour la première fois en dix supraconductrice enchevêtrement qubit « 6 », et sur cette base pour atteindre Algorithme quantique '7' pour la résolution rapide d'équations linéaires.
La dernière ligne de cet ordinateur quantique, les gens quantique est la première auto-développé pour fournir au public 11 plate-forme de cloud computing services informatiques quantique qubit supraconducteur de la Chine peut être réalisée seule opération bits, le fonctionnement et double bits lecture multi-bits Circuits quantiques composés d'une variété d'opérations Les résultats des tests montrent que le temps de calcul, la fidélité et d'autres indicateurs de performance importants et le nuage quantique d'IBM sont tout à fait.
Il est rapporté que l'équipe a été dans la fidélité de laboratoire porte à deux bits a augmenté à plus de 99%, alors que les tests préliminaires ont été livrés et un processeur 24 bits supraconducteur futur quantique, les chercheurs continueront à améliorer les performances de la plate-forme cloud pour fournir aux utilisateurs plus de bits, des services informatiques quantique plus précis. Académie chinoise des sciences, Université des sciences et de la technologie de la Chine vice-président exécutif Pan Jianwei estime que portée historique informatique quantique. la mécanique quantique a donné naissance à la troisième révolution industrielle, il est actuellement Se préparer à résoudre le goulot d'étranglement de la capacité de calcul apportée par le big data.
L'informatique quantique avec une puissance de calcul ultra-rapide, en particulier la capacité de résoudre des problèmes tels que l'intelligence artificielle, la simulation quantique, le développement de médicaments, l'optimisation quantique, qui devrait vraiment aller au-delà des «super-ordinateurs de la Chine dans cette compétition, a sa propre feuille de route des chercheurs chinois espèrent dans les prochaines années, pour réaliser la manipulation de qubit 50, pour atteindre « l'hégémonie quantique ».