क्वांटम कंप्यूटिंग - एक औसत व्यक्ति कुछ दूर दृष्टि से, अब, आप भी लड़ाई में जाकर उसका जादुई आकर्षण अनुभव कर सकते हैं।
22 मार्च, क्वांटम सूचना और क्वांटम अभिनव संस्थान, चीनी अकादमी विज्ञान और हेफ़ेई टेक्नोलॉजी में आयोजित 2018 वार्षिक बैठक, क्वांटम सूचना और क्वांटम चीनी अकादमी ऑफ साइंसेज के वैज्ञानिक और तकनीकी नवाचार के लिए संस्थान, अली बादल और अन्य इकाइयों द्वारा (बाद में 'क्वांटम अभिनव संस्थान' कहा गया है) संयुक्त अनुसंधान और 11-बिट अतिचालक क्वांटम कंप्यूटिंग बादल मंच के विकास के आधिकारिक तौर पर लाइन है, जो दुनिया की दूसरी के बाद आईबीएम एक 10 बिट जनता के लिए प्रणाली क्वांटम कंप्यूटिंग क्लाउड सेवाओं की तुलना में अधिक की पेशकश करने के लिए। उपयोगकर्ताओं को केवल एक विशिष्ट इंटरफेस के माध्यम से इस क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करने की जरूरत है पर की घोषणा की है, तो आप क्वांटम लाइन अपलोड चलाने के लिए, और क्वांटम क्वांटम कंप्यूटिंग बादल विकास मंच, एक हार्डवेयर के नजरिए से स्थिरता और त्वरण क्वांटम कंप्यूटिंग सत्यापित करने के लिए तैयार किया गया है द्वारा दिए गए एक गणना के परिणाम प्राप्त करने के लिए है, जबकि संस्कृति उद्योग पारिस्थितिकी तंत्र, क्वांटम कंप्यूटिंग को बढ़ावा देने की जरूरत है औद्योगीकरण। क्वांटम कंप्यूटिंग, इस बादल मंच का लाभ, अपने अनुसंधान और विज्ञान प्रेमियों के लिए सिमुलेशन के लिए अधिक सहायता प्रदान करने के सिद्धांतकारों के बहुमत के लिए, यह भी एक करीबी अध्ययन है, क्वांटम कंप्यूटिंग को समझने विज्ञान पदों।
वर्तमान में, ठीक मात्रा 11-बिट कंप्यूटिंग सेवाओं में हेरफेर एक पूर्ण पीठ के अंत कंप्यूटिंग अनुभव क्लासिक सिमुलेशन पर्यावरण और क्लाउड में वास्तविक क्वांटम प्रोसेसर हासिल किया, उपयोगकर्ताओं को केवल अतिचालक क्वांटम प्रोसेसर में विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कस्टम नहीं चल सकता विभिन्न क्वांटम लाइन, और ऑपरेटिंग परिणाम डाउनलोड, लेकिन यह भी शास्त्रीय सिमुलेशन गणना, परीक्षण के परिणाम के साथ तुलना के लिए क्वांटम प्रोसेसर के द्वारा पता चलता है कि एकल बिट गेट क्वांटम प्रोसेसर निष्ठा 99.7% औसत, औसत 94.9 दरवाजा dibit %। अतिचालक क्वांटम कंप्यूटिंग क्या है?
आज, हमारे हाथों में विभिन्न प्रकार के आयोजन, कंप्यूटर चाल, वास्तव में, एकीकृत ट्रांजिस्टरों की एक बुनियादी इकाई, प्रत्येक ट्रांजिस्टर जानकारी 0 या 1 का प्रतिनिधित्व करते थे है, और तार्किक आपरेशनों की एक किस्म के माध्यम से, हमें प्राप्त करने में मदद करना चाहते हैं परिणाम चाहते हैं।
हालांकि, कोई एकीकरण भी कंप्यूटिंग की जरूरत है डिजिटल युग लोग जानकारी के घातीय वृद्धि के साथ। रखना क्योंकि एकीकरण घनत्व चिप की हमेशा शारीरिक सीमा होती है, विशेष रूप से, कुछ जटिल मुद्दे (जैसे फैक्टरिंग के रूप में) के साथ सौदा, मौजूदा कंप्यूटर प्रसंस्करण समय तक हो सकता है इकाइयों के हजारों एक साल के सैकड़ों करने के लिए।
30 साल पहले, वैज्ञानिकों गणना की एक नई पद्धति का प्रस्ताव किया है - पारंपरिक द्विआधारी गणना तर्क 'एम्बेडेड' क्वांटम प्रणालियों, superposition की मात्रा सिद्धांत, ताकि superposition राज्य जबकि qubit 0 और 1 में इतना है कि, बिट्स की संख्या के रूप में क्षमता भंडारण को बढ़ाने के लिए और कंप्यूटिंग तेजी से वृद्धि होगी!
इस घातीय त्वरण को समझने के लिए कैसे? हम कल्पना कर सकते हैं, एक शास्त्रीय कंप्यूटर के लिए, एक समय में दो बिट्स केवल 00, 01, 10, 11 के लिए एक चार संभावनाओं में प्रतिनिधित्व कर सकते हैं, लेकिन क्वांटम कंप्यूटिंग में, दो बिट इकाई चार मूल्यों को समायोजित कर सकते: 00, 01, 10 और 11 दूसरे शब्दों में, हम कर सकते हैं एक साथ दो राज्यों 2 ^ N हेरफेर।
चीनी एक शब्द 'Qiluwangyang' कहा जाता है, कि सड़क में कांटा का कांटा में भूलभुलैया जटिल है, तो आप लक्ष्य मुश्किल कर रहे हैं, जबकि क्वांटम कंप्यूटिंग, एक रहस्यमय भूलभुलैया खेल खेल की तरह है, यह बहुत उपयोग कर सकते हैं क्वांटम बिट्स, जबकि अपने आप का एक बहुत की कायापलट, और समय की एक बहुत ही कम समय में कार्य को पूरा करने के लिए सड़क में कांटे का एक बहुत पर लक्ष्य को खोजने के लिए,।
सभी प्रणालियों में इस सुंदर विचार को महसूस करने की अपेक्षा की जाती है, सुपरकंडक्टिंग ने अपने अद्वितीय फायदे के कारण अधिकांश वैज्ञानिकों के पक्ष में जीत हासिल की है।
अतिचालकता लिफ्ट, हमें लगता है की 'कोई विरोध नहीं'। वास्तव में, वहाँ अतिचालक जिसमें एक जोसेफसन जंक्शन उपस्थिति में कहा जाता है की कई अद्भुत गुण बहुत अतिचालकता के आवेदनों का विस्तार, और यहां तक कि एक नया एक विकसित कर रहे हैं, है विषय - अतिसंवेदनशीलता
जोसेफसन जंक्शन इस घटना के बीडी जोसेफसन ने 1962 में भविष्यवाणी की है क्या है? कमजोर दो अतिचालक इस तरह के अति पतली इन्सुलेशन परत के लिए कूपर जोड़ी सुरंग के दो अतिचालक बीच के रूप में किसी तरह से जुड़े हुए हैं, , तो एक अतिचालक वर्तमान दो अतिचालक के बीच हो जाएगा, और अगर यह एक वोल्टेज के साथ समाप्त होता है, जंक्शन के माध्यम से वर्तमान superconductive वर्तमान, एक वोल्टेज आवृत्ति और बारी दोलनों के लिए आनुपातिक हो जाता है, आगे, अगर एक बंद लूप में जुड़े दो जोसेफसन जंक्शन, पूर्वाग्रह वर्तमान उचित आकार होने के लिए, अतिचालक वर्तमान interferometer मध्यवर्ती क्षेत्र से ठीक किया जाता है। इस वोल्टेज, बिजली के क्षेत्र नियामक, अमीर प्रदर्शन से संबंधित तो वैज्ञानिकों का मानना है क्वांटम सर्किट में इसका इस्तेमाल करने की कोशिश करें और पारंपरिक सर्किट में पीएन जंक्शन की भूमिका निभाएं।
उदाहरण के लिए, हम एक जोसेफसन जंक्शन क्वांटम प्रेरण करने पर, कुछ शर्तों के अधीन, के, नहीं समान दूरी पर स्थित स्तर प्रणाली एक क्वांटम में इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार, इलेक्ट्रॉनिक्स एक बड़े विला कई फर्श की राशि की तरह - - यह पहली मंजिल पर रह सकते हैं दूसरी मंजिल रह सकते हैं, खुश दो मंजिलों के रूप में रूप में लंबे समय रह सकते हैं, जबकि एक माइक्रोवेव ऊर्जा आवृत्ति अंतर 0 और 1 के बराबर लागू करने, आसानी से इलेक्ट्रॉनिक्स 'जी' 0 स्तर पर किया जा सकता है 1 स्तर पर नियंत्रण के साथ, सुपरकंडक्टिंग सर्किट के दोषरहित प्रकृति के साथ मिलकर, एक लंबे समय से जुटना समय के साथ क्वांटम जुटना प्राप्त कर सकता है।
वास्तविक सुपरकंडक्टिंग क्वांटम सर्किट इस तरह दिखता है:
इसके बाद, एक हार्मोनिक qubit के राज्य को पढ़ने के लिए एक गुहा नुकसान (अंजीर LR और सीआर से बना) द्वारा बिट के साथ मिलकर कर रहा है। युग्मन बिट्स के तहत, गुहा कमजोर आंदोलन होता है की गुंजयमान आवृत्ति, आंदोलन का आकार बिट की स्थिति के संबंध में, हमें केवल बिट राज्य को पढ़ने के लिए गुहा की प्रतिध्वनि आवृत्ति के निकट सिग्नल को मापने की जरूरत है।
अंत में, कई बिट्स को आसन्न कैपेसिटर्स के माध्यम से जोड़ा जाता है, जो कि सुपरकॉन्डक्टिंग क्वांटम प्रोसेसर द्वारा उपयोग किया गया नमूना है।
आप देख सकते हैं, अतिचालक इलेक्ट्रॉनिक्स को समझने के लिए काफी क्लासिक सर्किट के समान नहीं है? वास्तव में, यह लागू करने के लिए है, यह भी एक पारंपरिक अर्धचालक चिप प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी है, जो अतिचालक क्वांटम कंप्यूटिंग है के माध्यम से प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के एक बहुत हैं किसी एक कारण से वैज्ञानिकों के बारे में आशावादी होने के लिए। 'बड़े फ्रिज' अतिचालक क्वांटम कंप्यूटर में क्वांटम कंप्यूटर एक बहुत ही नाजुक प्रणाली, थर्मल शोर करने के लिए विशेष रूप से असामान्य संवेदनशीलता है। हमने पहले बताया है, क्वांटम कंप्यूटिंग इलेक्ट्रॉनिक पर भरोसा करते हैं 0 स्तर और 1 स्तर को नियंत्रित करने में रहते हैं, क्वांटम बिट की ऊर्जा का स्तर बहुत छोटा है, केवल बारे में तापमान 48 ~ 960mK के अलावा, एक तापमान से थोड़ा अधिक, superconductor नुकसान के अंदर उत्पन्न कर रहे हैं, इसलिए में परिवर्तित कर दिया, हमारे अति है कंप्यूटर को एक बहुत ही कम तापमान पर रखने के लिए एक समर्पित बड़े रेफ्रिजरेटर की आवश्यकता होती है।
हमारे घरेलू रेफ्रिजरेटर की तरह यह विशेष बड़े रेफ्रिजरेटर भी एक गर्मी पंप है, इसके बजाय, यह हे 3 / हे 4 मिश्रण के तरल के अंतोथायी चरण का उपयोग करता है जिससे कि इसे ठंडा करने के लिए चरण प्रसार हे 3 पतला हो। हम एक का उपयोग कर सकते हैं। सतत चरण निकाले पतला He3 पंप, He3 बाहर आ जबकि लगातार को तरलीकृत चरण केंद्रित किया गया था, पतला ताकि ठंडा चक्र ताकि तापमान कम तापमान 10mk पर बनाए रखा है, एक निरंतर एन्दोठेर्मिक उत्पादन कर सकते हैं लौट आए।
सुपरकंडक्टिंग क्वांटम कंप्यूटेशन
क्वांटम कंप्यूटिंग की संभावना के लिए, उद्योग आम तौर पर मानता है कि सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटिंग हासिल करने के लिए निम्नलिखित शर्तों को प्राप्त करना आवश्यक है:
1. स्केलेबल परिभाषित qubit प्रणाली, 2. qubits के राज्य को प्रारंभ करने की क्षमता सरल संदर्भ राज्य, उदाहरण के लिए | 000 ...> राज्य, 3. दरवाजा ऑपरेटिंग असम्बद्धता समय की तुलना में बहुत लंबे समय तक समय, 4 एक समूह सामान्य ऑपरेशन गेट सेट; 5. बिट के कुशल माप प्रदर्शन कर सकते हैं।
अतिचालक क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए, यह पारंपरिक अर्धचालक प्रक्रियाओं के साथ अपनी संगतता के कारण, सीमा से ऊपर एक प्रारंभिक तक पहुँच गया है, गूगल, आईबीएम, नासा और अन्य वाणिज्यिक दिग्गजों जटिल गहरी कंप्यूटिंग के लेआउट की है।
क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए संभावनाओं के बारे में, मुख्य धारा का मानना है कि, यदि आप सही ढंग से qubits एक निश्चित संख्या की तुलना में अधिक में हेरफेर कर सकते हैं, क्वांटम कंप्यूटर के लिए एक विशेष कार्य पर पकड़ने के लिए एक शास्त्रीय कंप्यूटर बनाने के लिए सक्षम हो जाएगा है, कि कहने के लिए, एक सीमित स्थान या समय की कमी है, किसी भी तुलना में क्लासिकल ताइवानी कंप्यूटर बहुत बेहतर करते हैं। कैलिफ़ोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के भौतिकविद् जॉन प्रेस्किल द्वारा प्रस्तावित क्वांटम वर्चस्व है।
गूगल सबसे अच्छा क्वांटम प्रौद्योगिकियों अतिचालक, 'क्वांटम आधिपत्य' की अवधारणा के एक व्यवसायी, प्रस्तावित एल्गोरिथ्म के रूप में जमा हो गया है, गूगल क्वांटम यादृच्छिक लाइनों का अनुमान है, यह संख्या qubit क्वांटम आधिपत्य के बारे में 49'1 है '।
पिछले अक्टूबर, गूगल के प्रतिस्पद्धियों - संयुक्त राज्य अमेरिका arXiv आईबीएम, 49-बिट अब तक के इरादे को साबित करने के लिए एक लेख का दावा है कि 49-बिट और 56-बिट गहराई 27 लाइनों की गहराई को प्राप्त 23 सिमुलेशन की क्लासिक लाइन है '2' प्रकाशित क्वांटम आजादी का एहसास नहीं किया जा सकता है, और फिर क्वांटम आधिपत्य को महसूस करने के लिए Google की 49 बिट उपयोग करने की योजनाएं उलटा हैं।
आईबीएम उकसावा जल्दी से चेहरे में गूगल थप्पड़ था। दो महीने बाद, गूगल भी arXiv में अनुवर्ती लेख, बाहर, उतना ही महत्वपूर्ण क्वांटम गहराई लाइनों भी विचार करने की आवश्यकता बताया कि क्वांटम बिट्स की संख्या क्वांटम आधिपत्य का केवल एक पहलू है। गूगल उद्धृत क्वांटम आधिपत्य रोडमैप वे पहली बार '1' द्वारा प्रस्तावित और आईबीएम टूटी नहीं है, क्योंकि संदर्भ स्पष्ट रूप से, 49 को qubits की संख्या का उल्लेख किया है, जबकि क्वांटम लाइन 49 गूगल भी आगे प्राप्त की गहराई अलग qubits की संख्या देता है और विभिन्न गहराई लाइनों के तहत विस्तृत परीक्षण परिणाम, वर्णित करता है, तो केवल क्वांटम लाइन 19 की गहराई, यहां तक कि 100 qubits अप करने के लिए, यह भी शास्त्रीय नकली किया जा सकता है '3'।
"प्रकृति" रिपोर्ट Martinis उद्धृत मैं एमआईटी कम्प्यूटर साइंस और आधिकारिक स्कॉट आरोनसन मूल्यांकन प्रतिक्रिया, कि कागज प्रयोग 'क्वांटम आधिपत्य' के औचित्य को कमजोर नहीं है, लेकिन साबित करने के लिए गूगल की योजना बनाई है कि 'क्वांटम आधिपत्य' '4' के आधार का परीक्षण ।
दिसंबर 2017 में दिए गए गूगल आंकड़ों के अनुसार, क्लासिक कंप्यूटर सिमुलेशन समय क्वांटम बिट के लिए आवश्यक है, बारीकी से बिट्स की संख्या और दो संकेतक की गहराई से जुड़े हुए हैं। परीक्षण के परिणाम से, 100 qubits के साथ क्लासिक सिमुलेशन, 20 की गहराई क्वांटम 25 लाइनों और 45 qubits कठिनाई इसी तरह की है की गहराई है, तो के बारे में केवल जब क्वांटम बिट्स घोषणा की संख्या। इस तरह अगर एन qubit उलझाव हासिल नहीं किया जा सकता है, कह रही है है बात नहीं कर सकते केवल यह है कि एक चिप पर qubits की संख्या कोई मतलब नहीं है। क्वांटम सर्किट की क्लासिक सिमुलेशन पहलुओं में, वहाँ कई घरेलू समूह अनुवर्ती अध्ययन है, जो चीनी छीना गुओ Guangcan शिक्षाविद् टीम का नेतृत्व इस्तेमाल किया सैद्धांतिक अनुकरण के लिए क्लासिक कंप्यूटर जटिल क्वांटम बिट्स लाइनों 22 की गहराई प्राप्त करने के लिए कर रहे हैं क्लासिक लाइन के 64-बिट अनुकरण '5'। परिणाम भी प्रकाशित वार्षिक कार्य सम्मेलन क्वांटम नवाचार अनुसंधान संस्थान, चीनी अकादमी ऑफ साइंसेज के 22 फरवरी थे।
दूसरे शब्दों में, मौजूदा प्रयोगात्मक डेटा वादा क्वांटम आधिपत्य से पता चला है, यह अब किसी भी कंप्यूटर में एक क्लासिक है और नहीं किया जा सकता 50 से अधिक qubit क्वांटम सर्किट एक उच्च क्वांटम कंप्यूटर के तहत एक उचित गहराई है। इस भयंकर में प्रतियोगिता में, हर कोई उच्च भूमि पर अपने झंडे डालने में नेतृत्व करना चाहता है। चीनी टीम का कोई अपवाद नहीं है।
पिछले साल, विज्ञान और चीन प्रोफेसर पान जियानवेई प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय और उनके सहयोगियों ने झू ज़ियाओबो, लू Chaoyang और अन्य संयुक्त झेजियांग विश्वविद्यालय के प्रोफेसर वांग Haohua अध्ययन समूह, '6' दस superconducting qubit उलझाव में पहली बार अतिचालक प्रणाली, और इस आधार पर प्राप्त करने के लिए रैखिक समीकरणों के त्वरित समाधान के लिए क्वांटम एल्गोरिदम '7'
इस क्वांटम कंप्यूटर की अंतिम पंक्ति, क्वांटम लोग चीन की पहली स्वयं विकसित 11 क्लाउड कंप्यूटिंग मंच superconducting qubit क्वांटम कंप्यूटिंग सेवाओं के साथ सार्वजनिक प्रदान करने के लिए प्राप्त किया जा सकता है एकल बिट आपरेशन, संचालन और डबल-सा बहु-बिट पढ़ने क्वांटम सर्किट विभिन्न प्रकार के ऑपरेशन से बना है। परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि गणना के समय, निष्ठा और अन्य महत्वपूर्ण प्रदर्शन संकेतक आईबीएम क्वांटम बादल के बराबर हैं।
ऐसा लगता है कि टीम, प्रयोगशाला निष्ठा दो-बिट गेट 99% से अधिक की वृद्धि हुई है में किया गया है, जबकि प्रारंभिक परीक्षण वितरित किया गया और एक 24-बिट प्रोसेसर क्वांटम भविष्य अतिचालक, शोधकर्ताओं बादल मंच के प्रदर्शन में सुधार के लिए जारी रहेगा अधिक बिट्स, और अधिक सटीक क्वांटम कंप्यूटिंग सेवाओं के साथ उपयोगकर्ताओं को प्रदान करते हैं। चीनी अकादमी विज्ञान के, विज्ञान और चीन कार्यकारी उपाध्यक्ष पान जियानवेई की प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय का मानना है कि क्वांटम कंप्यूटिंग युग बनाने महत्व। क्वांटम यांत्रिकी तीसरे औद्योगिक क्रांति को जन्म दिया, यह वर्तमान में है बड़े आंकड़ों द्वारा लाया गया कंप्यूटिंग क्षमता की बाधा को सुलझाने के लिए तैयार करने के लिए।
अल्ट्रा तेजी से कंप्यूटिंग शक्ति के साथ क्वांटम कंप्यूटिंग, विशेष रूप से इस तरह के कृत्रिम बुद्धि, क्वांटम सिमुलेशन, नशीली दवाओं के विकास, क्वांटम अनुकूलन, वास्तव में इस प्रतियोगिता में 'सुपर कंप्यूटर' चीन के पार जाने की उम्मीद के रूप में समस्याओं को हल करने की क्षमता में, अपने स्वयं के मार्ग नक्शा है चीनी शोधकर्ताओं ने अगले कुछ वर्षों में आशा,, qubit 50 के हेरफेर का एहसास 'क्वांटम आधिपत्य' को प्राप्त करने के लिए।