Quantum Computing - ein entfernter Begriff für den Durchschnittsbürger, den man heutzutage auch tragen und seinen magischen Charme spüren kann.
22. März Quanteninformation und Quanten Innovation Institute, Chinesische Akademie der Wissenschaft und Technologie in Hefei statt (im Folgenden bezeichnet als ‚Quantum Innovation Institute‘) 2018 Jahrestagung, die vom Institut für Quanteninformation und Quanten Chinesischen Akademie der Wissenschaften wissenschaftliche und technologische Innovation, Ali Wolken und anderen Einheiten gemeinsame Forschung und Entwicklung von 11-Bit-supraleitenden Quanten-Computing-Cloud-Plattform offiziell auf der Linie angekündigt, die die zweite der Welt nach IBM mehr zu bieten, als ein 10-Bit-System Quanten-Computing Cloud-Dienste für die Öffentlichkeit. Benutzer müssen nur diese Quantencomputer zugreifen über eine bestimmte Schnittstelle, Sie Quantenlinie laden muss laufen, und ein Berechnungsergebnis durch die Quanten Quanten-Computing Cloud-Entwicklungsplattform, entworfen zur Erlangung der Stabilität und Beschleunigung Quanten-Computing von einer Hardware-Perspektive, während der Kulturindustrie Ökosystem zu überprüfen, fördern Quanten-Computing Industrialisierung. für die Mehrzahl der Theoretiker der Quantencomputing, der Vorteil dieser Cloud-Plattform, mehr Unterstützung für ihre Forschung und Simulationen für Wissenschaftsliebhaber zu schaffen, ist auch eine genaue Untersuchung, verstehen Quantencomputing Populäre wissenschaftliche Positionen.
Derzeit präzise manipulieren Quanten 11-Bit-Computing-Services erreicht haben eine komplette Back-End-Computing-Erlebnis klassischen Simulationsumgebung und realen Quantenprozessor in der Cloud kann der Anwender nicht nur die benutzerdefinierten Lauf spezifischen Anforderungen in den supraleitenden Quanten-Prozessor zu erfüllen verschiedene Quantenleitung, und laden Sie die Betriebsergebnisse, sondern auch durch klassische Simulationsberechnung, zeigt Quantenprozessor zum Vergleich mit den Testergebnissen, dass die Ein-Bit-Gate-Quantenprozessor Treue 99,7% im Durchschnitt, die durchschnittliche 94,9 Tür dibit %. Was ist supraleitendes Quantencomputing?
Heute sind unsere Hände verschiedene Arten, Computertricks, in der Tat zu halten, ist eine grundlegende Einheit der integrierten Transistoren, wobei jeder Transistor darstellen Informationen 0 oder 1 ist, und durch eine Vielzahl von logischen Operationen verwendet wird, wollen uns helfen, Das gewünschte Ergebnis.
Jedoch keine Integration auch mit dem exponentiellen Wachstum der digitalen Zeitalter Menschen Informationen IT-Anforderungen Schritt halten. Aufgrund der Integrationsdichte Chips immer physikalischer Grenzen, insbesondere, befassen sich mit bestimmten komplexen Themen (wie zB Factoring), kann die vorhandene Computerverarbeitungszeit wird Es wird Hunderttausende von Jahren dauern.
Vor 30 Jahren haben Wissenschaftler eine neue Methode zur Berechnung vorgeschlagen - die traditionelle Logik binären Berechnung ‚eingebettet‘ Quantensysteme, das Quantenüberlagerungsprinzip, so dass Überlagerungszustand, während im Qubit 0 und 1, so dass, wenn die Anzahl der Bits die Fähigkeit, Speicher- und Rechen steigt exponentiell zu erhöhen!
Wie diese exponentielle Beschleunigung verstehen? Wir können uns vorstellen, für einen klassischen Computer, die zwei Bits gleichzeitig darstellen können nur 00, 01, 10, 11 in einem vier Möglichkeiten, aber in Quanten-Computing, zwei-Bit-Einheit kann vier Werte aufnehmen: 00, 01, 10 und 11. Mit anderen Worten, wir können gleichzeitig zwei Zustände 2 ^ N Manipulation.
Es gibt ein chinesisches Wort für "gestorbenes Schaf", was bedeutet, dass es schwierig ist, das Ziel in einem komplizierten Labyrinth zu finden, in dem man einen Fluchtweg finden kann. Quantum Computing ist wie ein mysteriöses Labyrinthspiel, es kann viel weniger verbrauchen. Gleichzeitig zeigten die Qubits eine Menge Verdoppelungen und suchten gleichzeitig auf vielen, vielen Meilenstraßen nach Zielen, die ihre Missionen in sehr kurzer Zeit erfüllten.
In allen Systemen, von denen erwartet wird, dass sie diese schöne Idee verwirklichen, hat die Supraleitung aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile die Gunst der meisten Wissenschaftler gewonnen.
Wenn wir die Supraleitung erwähnen, denkt jeder an "keinen Widerstand." Tatsächlich haben Supraleiter viele wunderbare Eigenschaften. Unter ihnen hat die Existenz eines Josephson-Übergangs die Anwendung der Supraleitung stark erweitert und sogar eine neue entwickelt. Thema - Supraleitung.
Josephsons Knoten wurde 1962 von BD Josephson vorhergesagt. Was ist das Phänomen? Wenn zwei Supraleiter in irgendeiner Weise schwach verbunden sind, gibt es beispielsweise eine ultradünne Isolationsschicht zwischen zwei Supraleitern, die von Cooper-Paaren gekreuzt werden können. Dann wird ein supraleitender Strom zwischen den zwei Supraleitern auftreten, wenn eine Spannung an die beiden Enden angelegt wird, wird der Strom, der durch den Übergang fließt, ein alternierender oszillierender supraleitender Strom, und die Frequenz ist proportional zu der Spannung; Die beiden Josephson-Kontakte sind in einem geschlossenen Kreis verbunden.Mit einem Bias-Strom geeigneter Größe wird der supraleitende Strom durch dasMagnetfeld im Interferometer moduliert.Die reichhaltigen elektrischen Eigenschaften in Bezug auf Spannung undMagnetfeld-Regulierung lassen Wissenschaftler denken Um zu versuchen, es in einer Quantenschaltung zu verwenden, spielen Sie die Rolle eines PN-Übergangs in einer traditionellen Schaltung.
Wenn wir zum Beispiel einen Josephson-Übergang als Quanteninduktivität verwenden, verhalten sich die Elektronen unter bestimmten Bedingungen in einem quantisierten, ungleichen Energieniveausystem, so wie die Elektronik eine große Villa mit mehreren Stockwerken hat- - Es kann in der ersten Etage leben und kann in der zweiten Etage leben.Wenn Sie glücklich sind, können Sie auf zwei Etagen gleichzeitig leben.Wenn Sie eine Mikrowelle mit einer Frequenz gleich der Energiedifferenz zwischen 0 und 1 anwenden, können Sie leicht bei 0 Energie "leben". Mit 1-Pegel-Steuerung, gekoppelt mit der verlustfreien Natur der supraleitenden Schaltung, kann eine Quantenkohärenz mit langer Kohärenzzeit erreicht werden.
Der eigentliche supraleitende Quantenschaltkreis sieht so aus:
Als nächstes wird der Zustand des Qubits durch einen von dem Bit entkoppelten Resonator gelesen (in der Figur durch Lr und Cr angegeben). Mit der Kopplung des Bits wird sich die Resonanzfrequenz des Resonators geringfügig bewegen, wodurch sich die Größe des Bits ändert In Bezug auf den Zustand des Bits müssen wir nur das Signal nahe der Resonanzfrequenz des Hohlraums messen, um den Bitzustand zu lesen.
Schließlich werden mehrere Bits durch benachbarte Kondensatoren gekoppelt, was die Probe ist, die von diesem supraleitenden Quantenprozessor verwendet wird.
Wie Sie sehen können, supraleitende Elektronik zu verstehen, zu der klassischen Schaltung nicht ganz ähnlich ist? In der Tat, es zu implementieren ist, ist auch mittels einer herkömmlichen Halbleiterchip Verarbeitungstechnologie eine Menge Verarbeitungstechnologie, die die Rechen Superconducting Quantum ist einer der Gründe, optimistisch, was Wissenschaftler zu sein. der Quantencomputer in den supraleitenden Quantencomputer ‚großen Kühlschrank‘ ist ein sehr fragiles System, vor allem abnorme Empfindlichkeit gegenüber thermischen Rauschen. wir vorhin gesagt, verlassen Quanten-Computing auf elektronische leben auf Ebene 0 und 1-Ebene zu steuern, ist das Energieniveau des Quanten Bit sehr klein, nur etwa umgewandelt in Temperatur 48 ~ 960mK, zusätzlich eine Temperatur etwas höher, sind im Inneren des Supraleiters Verlust erzeugt daher unsere Ultra Der Computer benötigt einen speziellen großen Kühlschrank, um ihn auf einer sehr niedrigen Temperatur zu halten.
Dieser spezielle große Kühlschrank, wie unser Haushaltskühlschrank, ist auch eine Wärmepumpe, stattdessen nutzt er die endotherme Phase der He3 / He4-Mischung, um die Phasendiffusion He3 zu verdünnen, um sie zu kühlen. Extraktionspumpe zu He3 Phase kontinuierlich verdünnt, während das He3 aus ständig die verflüssigte Phase wurde eingeengt, verdünnt zurück, so dass der Kühlkreislauf ein kontinuierlich endothermen erzeugen kann, so dass die Temperatur bei einer niedrigen Temperatur 10mk gehalten wird.
Supraleitende Quantenberechnung
Für die Perspektive des Quantencomputers glaubt die Industrie im Allgemeinen, dass es notwendig ist, die folgenden Bedingungen zu erfüllen, um universelles Quantencomputing zu erreichen:
1. Die skalierbare definierte Qubit-System, 2. die Fähigkeit, den Zustand der Qubits einfachen Referenzzustand, zum Beispiel zu initialisieren | 000 ...> Zustand, 3. viel längere Zeit als die Tür Betriebs Dekohärenzzeit; 4 a Gruppe gemeinsamer Betrieb Torsatz; 5. Kann eine effiziente Messung von Bits durchführen.
Für das supraleitenden Quanten-Computing, ist es ein vorläufige über dem Schwellenwert, aufgrund seiner Kompatibilität mit herkömmlichen Halbleiterprozessen, Google, IBM, NASA und andere kommerzielle Riesen haben das Layout des komplexen Tief Computing erreicht hat.
Über die Aussichten für Quantencomputing, die Mainstream-Ansicht ist, dass, wenn Sie genau die Qubits mehr als eine bestimmte Anzahl manipulieren können, werden Quantencomputer in der Lage sein, einen klassischen Computer zu machen, auf eine bestimmte Aufgabe, um aufzuholen, das heißt, in einem begrenzten Raum oder Zeitbeschränkungen, als jeder Nun viele klassische Computerstation. dies das California Institute of Technology Physiker John Prius Kiel ist Quanten Hegemonie (Vorherrschaft Quanten) vorgeschlagen.
Google hat die besten akkumuliert in Quantentechnologien supraleitenden, als Praktiker des Begriffs ‚Quanten Hegemonie‘, vorgeschlagenen Algorithmus, Google schätzt Quantenzufall Linien, diese Zahl Qubit-Quanten Hegemonie über 49'1‘.
Im Oktober letzten Jahres, Googles Konkurrenten - IBM in den Vereinigten Staaten arXiv veröffentlichte einen Artikel behauptet, dass eine Tiefe von 27 Linien von 49-Bit- und 56-Bit-Tiefe erreichen, ist die klassische Linie von 23 Simulation ‚2‘, 49-Bit-weit zu beweisen Absicht Quanten Hegemonie nicht erreicht werden kann, dann stürzt Google 49-Bit-Quanten Hegemonie einsetzen will.
IBM Provokation war schnell Google Schlag ins Gesicht. Zwei Monate später, Google wird auch Follow-up-Artikel in arXiv, weist darauf hin, dass die Zahl der Quantenbits ist nur ein Aspekt der Quanten Hegemonie, ebenso wichtige Quantentiefenlinien müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Google zitiert Quanten Hegemonie Roadmap sie zum ersten Mal von ‚1‘ vorgeschlagen und IBM ist nicht gebrochen, weil der Zusammenhang nicht eindeutig Anzahl von Qubits bis 49 erwähnt, während die Tiefe der Quantenleitung 49 Google erzielt auch weiterhin die Anzahl der verschiedenen Qubits gibt und detaillierte Testergebnisse unter verschiedenen Tiefen Linien beschrieben, wenn nur die Tiefe der Quantenleitung 19, sogar bis zu 100 Qubits kann auch klassische simuliert werden ‚3‘.
„Nature“ berichtet zitiert Martinis reagiere ich MIT Computer Science und autoritative Scott Aaronson Bewertung, dass das Papier nicht die Angemessenheit des Experiments ‚Quanten Hegemonie‘ untergräbt, sondern zu beweisen, dass Google ‚Quanten Hegemonie‘ testen Sie die Prämisse von ‚4‘ geplant .
Nach Angaben von Google gegeben im Dezember 2017 die klassische Computersimulation Zeit für Quantenbits erforderlich ist, ist eng mit der Anzahl von Bits und der Tiefe der beiden Indikatoren. Aus den Testergebnissen, die klassische Simulation mit 100 Qubits, eine Tiefe von 20 Quanten hat 25 Zeilen und eine Tiefe von 45 Qubits Schwierigkeit ähnlich ist, so sprechen kann nicht nur über, wenn die Anzahl von Quantenbits Ankündigung. das ist wie Verstrickung Qubit kann nicht, wenn N erreicht werden, sagte nur, dass die Anzahl von Qubits auf einem Chip macht keinen Sinn. in den klassischen Simulation Aspekte der Quantenschaltungen gibt es viele inländische Gruppe Follow-up-Studie, die die chinesische HKUST Guo Guangcan Akademiemitglied Team führte die klassischen Computer komplexe Quantenbits Linien für die theoretische Simulation eine Tiefe von 22 zu erreichen, verwendet Klassische Simulation einer 64-Bit-Linie "5". Dieses Ergebnis wurde auch auf der jährlichen Arbeitskonferenz des Quantum Innovation Institute der Chinesischen Akademie der Wissenschaften am 22. Februar veröffentlicht.
Mit anderen Worten sind die bestehenden experimentellen Daten versprechen Quanten Hegemonie gezeigt, ist es nun ein Klassiker in jedem Computer und nicht mehr als 50-Qubit-Quantenschaltung eine angemessene Tiefe unter einem hohen Quantencomputer hat sein kann. In diesem heftigen In diesem Wettbewerb wollen alle die Führung übernehmen, indem sie ihre eigenen Fahnen auf die Anhöhe stellen - auch das chinesische Team.
Im vergangenen Jahr, die Universität für Wissenschaft und Technologie von China Professor Pan Jianwei und seine Kollegen Zhu Xiaobo, Lu Chaoyang und andere gemeinsame Zhejiang University Professor Wang Haohua Studiengruppe, das supraleitende System zum ersten Mal in zehn supraleitenden Qubit Verschränkung ‚6‘, und auf dieser Grundlage zu erreichen Quantenalgorithmus '7' zur schnellen Lösung linearer Gleichungen.
Die letzte Zeile dieses Quantencomputer, Quanten Menschen ist Chinas erste selbst entwickelte die Öffentlichkeit mit 11 Cloud-Computing-Plattform supraleitenden Qubit Dienste Quanten-Computing bieten Single-Bit-Betrieb erreicht werden kann, den Betrieb und Doppel-Bit Multibit-Lese Quantenschaltungen, die aus einer Vielzahl von Operationen bestehen Die Testergebnisse zeigen, dass die Rechenzeit, die Genauigkeit und andere wichtige Leistungsindikatoren der IBM Quantenwolke entsprechen.
Es wird berichtet, dass das Team die Genauigkeit des 2-Bit-Gatters im Labor auf mehr als 99% erhöht hat.Zudem wurden 24 supraleitende Quanten-Bit-Prozessoren geliefert und vorläufig getestet.Für die Zukunft werden die Forscher die Leistung der Cloud-Plattform weiter verbessern. Um den Anwendern mehr Bits und präzisere Quantencomputing-Dienste zur Verfügung zu stellen, glaubt Pan Jianwei, Akademiemitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Executive Vice President der Universität für Wissenschaft und Technologie, dass Quantencomputer eine epochale Bedeutung haben: Die Quantenmechanik hat die dritte industrielle Revolution hervorgebracht. Zur Vorbereitung auf den Engpass der Rechenkapazität von Big Data.
Quantum Computing wird mit seiner ultraschnellen Rechenleistung den "Supercomputer" bei der Lösung von Fähigkeiten für spezielle Probleme wie künstliche Intelligenz, Quantensimulation, Medikamentenentwicklung und Quantenoptimierung wirklich übertreffen. China hat in diesem Rennen eine eigene Routenkarte. Chinesische Wissenschaftler hoffen, dass sie in den nächsten Jahren die Manipulation von 50 Qubits realisieren können, um eine "Quantenhegemonie" zu erreichen.