퀀텀 컴퓨팅 (Quantum Computing) - 평균적인 사람에게는 먼 미래의 용어이며, 요즘에는 착용하고 마법의 매력을 느낄 수 있습니다.
3 월 22 일 양자 정보 및 양자 혁신 연구소, 허페이 (合肥)에서 과학 기술의 중국 과학원이 개최 된 양자 정보 과학의 양자 중국 과학원 과학 기술 혁신을위한 연구소, 알리 구름과 다른 단위에 의해 2018 연례 회의 (이하 '양자 혁신 연구소'이라한다) 공동 연구 및 11 비트 초전도 양자 컴퓨팅 클라우드 플랫폼의 개발은 공식적으로는 세계 IBM은 대중에게 10 비트 시스템 양자 컴퓨팅 클라우드 서비스 이상을 제공하는 초 후. 사용자는 특정 인터페이스를 통해이 양자 컴퓨터에 액세스 할 필요가있는 라인 발표 양자 선을 업로드하면 문화 산업 생태계하면서, 양자 컴퓨팅을 촉진, 실행하고, 하드웨어 측면에서 안정성과 가속 양자 컴퓨팅을 확인하기위한 양자 양자 컴퓨팅 클라우드 개발 플랫폼에 의해 주어진 계산 결과를 얻기 위해 필요 산업화. 연구 및 과학 애호가를위한 시뮬레이션에 대한 더 많은 지원을 제공하기 위해 양자 컴퓨팅이 클라우드 플랫폼의 장점의 이론가의 대부분을, 가까운 연구는 또한, 양자 컴퓨팅을 이해 인기 과학 위치.
현재 11 비트 퀀텀 컴퓨팅 서비스를 정밀하게 조작 할 수 있으며 고전적인 컴퓨팅 시뮬레이션 환경과 실제 양자 프로세서에 대한 완전한 백엔드 경험이 클라우드에 구현되어 사용자는 특정 요구 사항을 충족하는 맞춤형 초전도 양자 프로세서를 실행할 수 있습니다. 다양한 양자 회로를 사용하여 결과를 다운로드하고 고전적 컴퓨팅 시뮬레이션을 통해 양자 프로세서와 비교할 수도 있습니다.이 테스트 결과는 양자 프로세서의 평균 단일 비트 게이트 충실도가 99.7 %이고 이중 비트 게이트의 평균이 94.9임을 보여줍니다. %. 초전도 양자 컴퓨터 란 무엇입니까?
오늘날 우리는 다양한 컴퓨터 컴퓨터를 가지고 있습니다. 사실 기본 단위는 모두 통합 된 트랜지스터이며 각 트랜지스터는 0 또는 1 정보를 나타내는 데 사용됩니다. 다양한 논리 연산을 통해 원하는 결과.
그러나 재 통합은 디지털 시대의 정보 컴퓨팅 요구 사항의 급격한 증가를 따라 잡지 못합니다. 특히 칩의 집적 밀도가 물리적 한계가 있기 때문에 (예 : 대량 분해 등) 특정 복잡한 문제를 처리 할 때 기존 컴퓨터가이를 처리하는 데 시간이 걸릴 수 있습니다. 수십만 년이 걸릴 것입니다.
30 년 전에 과학자들은 전통적인 바이너리 계산 논리를 양자 시스템에 삽입하는 새로운 방법을 제안했다. 양자 중첩의 원리를 사용하여 큐 비트는 0과 1의 중첩으로 동시에 비트 수와 함께 배치된다. 증가함에 따라 저장 및 계산 능력이 기하 급수적으로 증가합니다!
우리는 이러한 종류의 지수 적 가속을 어떻게 이해할 수 있습니까? 고전적인 컴퓨터의 경우 2 비트는 특정 순간에 00, 01, 10 및 11의 네 가지 가능성 중 하나를 나타낼 수 있다고 상상할 수 있습니다. 양자 컴퓨팅에서, 2 비트 단위는 동시에 4 개의 값, 즉 00, 01, 10 및 11을 수용 할 수 있습니다. 즉, 우리는 동시에 2 ^ N 상태를 조작 할 수 있습니다.
중국어, 당신은 양자 컴퓨팅 동안, 신비한 미로 게임처럼, 대상을 찾기 어려운 것 길에서 포크 포크 미로 복잡 한 'Qiluwangyang'라는 단어를 가지고, 그것은 훨씬 더 사용할 수 있습니다 양자 비트, 자신의 많은의 변형하면서, 시간의 아주 짧은 기간에 작업을 완료하기 위해 도로에서 포크의 많은의 대상을 찾을 수 있습니다.
이 아름다운 아이디어를 실현할 것으로 기대되는 모든 시스템에서 초전도는 독특한 장점 때문에 대부분의 과학자들의 호의를 얻었습니다.
초전도를 들어 올려, 우리의 '더 저항'. 사실, 조셉슨 접합이 존재라고하는 초전도체의 많은 훌륭한 특성이 크게 초전도의 응용 프로그램을 확장, 심지어 새로 개발, 거기는 없다고 생각 제목 - 초전도.
조셉슨 접합이 현상의 BD 조셉슨 1962 예측된다 무엇? 약한 개의 초전도체는 이러한 초박형 절연 층용 쿠퍼 쌍 터널링 두 초전도체 중간으로, 어떤 방식으로 연결되어 있으면 다음, 초전도 전류는 두 개의 초전도체 사이에서 발생하고,이 전압이 종료되면 접합을 통한 전류는 초전도 전류, 주파수, 교류 진동에 비례 한 전압이된다; 또한, 만약 폐 루프로 연결된 두 개의 조셉슨 접합은, 바이어스 전류가 적절한 크기로, 초전도 전류 간섭계 중간 필드에 의해 변조된다.이 전압 과학자 생각하므로 전계 레귤레이터 풍부한 성능 관련 이를 양자 회로에서 사용하려면 전통적인 회로에서 PN 접합의 역할을 수행하십시오.
예를 들어, 우리는 조셉슨 접합 양자 인덕턴스를 만든 경우, 특정 조건 하에서,하지 등거리 레벨 시스템의 양자에서 전자의 행동, 전자는 여러 층의 대형 빌라를 가지고있는 것처럼 - -이 살 수있는 2 층, 0과 1에 해당하는 마이크로 웨이브 에너지의 주파수 차이를 적용하는 동안 두 개의 층으로 오래 살 수있는 행복, 레벨 0에서 편리하게 전자의 '라이브'가 될 수 있으며, 1 층에 머물 수 및 제어 에너지 준위. 초전도 회로의 손실 특성이 결합되지 않은, 하나의 긴 코 히어 런스 시간 양자 조작을 달성 할 수있다.
실제 초전도 양자 회로는 다음과 같습니다.
다음에, 고조파가 큐 비트의 상태를 판독하기 위해 캐비티 손실 (도 LR 및 CR로 구성)으로 비트와 결합된다. 커플 링 비트에서 약한 운동이 발생하는 공동의 공진 주파수, 움직임의 크기 비트의 상태와 관련하여, 우리는 단지 비트 상태를 판독하기 위해 공동의 공진 주파수 부근의 신호를 측정 할 필요가있다.
마지막으로, 여러 비트가 초전도 양자 프로세서에서 사용되는 샘플 인 인접 커패시터를 통해 결합됩니다.
보시다시피, 초전도 서브 시스템이 고전 회로와 유사한 지 여부는 사실 깨닫게되며 많은 프로세싱 기술 또한 기존의 반도체 칩 처리 기술에 의존합니다. 이것은 또한 초전도 양자 컴퓨팅입니다. 과학자들이 선호하는 이유 중 하나. 양자 컴퓨터를 '대형 냉장고'에 넣기 초전도 양자 컴퓨터는 매우 약한 시스템으로 특히 열 잡음에 민감합니다. 이전에 양자 컴퓨팅은 전자 공학을 기반으로합니다. 0 레벨과 1 레벨의 조작으로 생활 할 때,이 큐 비트의 에너지 준위는 매우 작아서 약 48 ~ 960mK의 온도로 변환되며, 약간 높은 온도에서는 초전도체 내부에서 손실이 발생합니다. 컴퓨터는 매우 낮은 온도로 유지하기 위해 전용 대형 냉장고가 필요합니다.
이 특수 대형 냉장고는 가정용 냉장고와 마찬가지로 히트 펌프이기도하지만 He3 / He4 혼합액의 흡열 단계를 사용하여 He3의 확산을 희석하여 냉각시키는 용도로 사용할 수 있습니다. He3를 묽은 상태에서 연속적으로 추출 함과 동시에 추출 된 He3을 농축 상태로 연속 추출하여 지속적으로 흡수하는 감열 냉동 사이클을 일으켜 온도를 10mk의 저온으로 유지할 수 있습니다.
초전도 양자 계산
양자 컴퓨팅의 전망을 위해 업계는 일반적으로 보편적 인 양자 컴퓨팅을 달성하기 위해 다음 조건을 달성해야한다고 믿고 있습니다.
1. 확장 가능하고 잘 정의 된 큐 비트 시스템 2. 큐 비트 상태를 | 000 ...> 상태와 같은 간단한 참조 상태로 초기화 할 수있는 기능 3. 게이트 작동 시간보다 훨씬 긴 디코어 런스 시간 4. 그룹 공통 연산 게이트 세트; 5. 비트의 효율적인 측정을 수행 할 수 있습니다.
초전도 양자 컴퓨팅의 경우, 기존의 반도체 프로세스와의 호환성으로 인해 Google, IBM, NASA 및 기타 상업 거인이 복잡하고 난해한 컴퓨팅 분야를 제시했습니다.
양자 컴퓨팅에 대한 전망에 대해, 주류보기 정확하게 특정 수보다 많은 큐 비트를 조작 할 경우, 양자 컴퓨터가 특정 작업에 따라 잡기 위해 고전적인 컴퓨터를 만들 수있을 것이다, 그 어떤 것보다, 제한된 공간이나 시간의 제약으로 말을하는 것입니다 고전적인 대만 컴퓨터가 훨씬 더 뛰어납니다. 이것은 캘리포니아 공과 대학의 물리학 자 John Preskil이 제안한 양자 우위입니다.
구글은 최고의 '양자 헤게모니'개념의 실천, 제안 된 알고리즘으로, 양자 기술을 초전도에 축적 된 구글은 양자 임의의 줄을 추정하고,이 번호의 큐 비트 양자 헤게모니 '에 대한 49'1입니다.
지난 10 월, 구글의 경쟁 - 미국 arXiv에 IBM은 49 비트 및 56 비트 심도의 27 개 라인의 깊이를 달성 주장하는 기사 (23) 시뮬레이션의 클래식 라인은 '2', 49 비트까지 의도를 증명하기 위해 출판 양자 헤게모니는 실현 될 수 없으며 49 비트를 사용하는 양자 헤게모니를 실현하려는 Google의 계획은 뒤집힐 수 있습니다.
IBM의 도발 신속하게 얼굴에 구글 때리고 있었다. 두 달 후, 구글은 또한 arXiv에 후속 기사가, 똑같이 중요한 양자 깊이 라인도 고려 될 필요가 양자 비트의 수는 양자 헤게모니의 한 측면이라고 지적되고있다. 구글은 인용 구글은 또한 더 달성 49. 양자 라인의 깊이가 다른 큐 비트의 수를 제공하는 동안 상황은 분명히 49 큐 비트의 수를 언급하기 때문에 그들이 첫 번째 '1'에 의해 제안 및 IBM이 파손되지 양자 헤게모니 로드맵, 서로 다른 깊이의 상세한 테스트 결과는 양자 회로 깊이가 단지 19 인 경우 100 큐 비트에 도달하더라도 '3'으로 고전적으로 시뮬레이션 할 수 있음을 보여줍니다.
"자연"보고서는 내가 용지가 '양자 헤게모니'실험의 합리성을 훼손하지 않지만, 구글이 '양자 헤게모니' '4'의 전제를 테스트 계획을 증명하는 것으로, MIT 컴퓨터 과학 및 권위 스콧 애런 슨 평가를 응답 마티니를 인용 .
12 월 2017 년 주어진 Google 데이터에 의하면, 양자의 비트에 필요한 전형적인 컴퓨터 시뮬레이션 시간은 밀접한 비트 수가 두 지표의 깊이 관련되어있다. 100 큐빗과 시험 결과로부터, 고전 시뮬레이션 (20)의 깊이 양자는 25 행과 어려움과 유사한 45 큐 비트의 깊이를 가지고 있으므로, 양자 비트 공지의 수.이 N 경우 큐빗 얽힘 말하는 달성 될 수없는 것처럼 때만 얘기 할 수 해당 칩의 큐 비트의 개수 이해되지 않는다. 양자 회로의 고전 시뮬레이션 측면에서, 중국 HKUST 구오 Guangcan의 학회 회원이 팀을 이끌 많은 국내 그룹 후속 연구 (22)의 깊이를 달성하기 위해 이론적 시뮬레이션을위한 고전적인 컴퓨터 복잡한 양자 비트 라인을 사용가 64 비트 라인 '5'의 고전적 시뮬레이션.이 결과는 2 월 22 일 중국 과학원 퀀텀 혁신 연구소의 연례 컨퍼런스에서 발표되었습니다.
즉, 기존의 실험 데이터는 모두 양자 헤게모니의 전망을 보여 주며 현재의 모든 고전 컴퓨터는 50 큐 비트 이상의 양자 선 깊이를 가진 양자 컴퓨터와 경쟁 할 수 없습니다. 경쟁에서 모두가 높은지면에 자신의 깃발을 꽂는 데 앞장 선다. 중국 팀도 예외는 아니다.
지난해 과학 중국 교수 판 지안 웨이의 기술 대학과 그의 동료 Zhu의 샤오 루 조양 및 기타 공동 절강 대학 교수 왕 Haohua 연구 그룹 10 초전도 큐 비트 얽힘에서 '6'처음 초전도 시스템,이 기준을 달성하기 위해 선형 방정식의 빠른 솔루션을위한 양자 알고리즘 '7'.
이 양자 컴퓨터의 마지막 줄, 양자 사람들은 중국 최초의 자체 개발 11 클라우드 컴퓨팅 플랫폼 초전도 큐 비트 양자 컴퓨터 서비스와 대중을 제공하기 위해 달성 할 수 있습니다 단일 비트 연산, 운영 및 이중 비트 멀티 - 비트 읽기 다양한 작업으로 구성된 퀀텀 회로 테스트 결과는 계산 시간, 충실도 및 기타 중요한 성능 지표가 IBM 양자 구름과 동일 함을 보여줍니다.
예비 시험이 전달 된 상태에서 팀이 2 비트 게이트가 99 % 이상 증가 실험실 충실도에 있었던 것으로보고되고 양자의 미래를 초전도 24 비트 프로세서는, 연구자들은 클라우드 플랫폼의 성능을 향상시키기 위해 계속 더 많은 비트,보다 정확한 양자 컴퓨팅 서비스를 사용자에게 제공합니다. 중국 과학 아카데미, 과학 및 중국 부사장 판 지안 웨이의 기술 대학은 양자 컴퓨팅은 획기적인 의미를. 양자 역학이 세 번째 산업 혁명을 낳았다, 그것은 현재하다고 생각합니다 준비된 대용량 데이터에 의한 상기 컴퓨팅 능력 병목 현상을 해결하기 위해서이다.
초고속 컴퓨팅 파워와 양자 컴퓨팅은 이러한 정말이 대회에서 '슈퍼 컴퓨터'중국을 넘어 예상 인공 지능, 양자 시뮬레이션, 신약 개발, 양자 최적화 등의 문제를 해결하는 능력, 특히 자신의 노선도를 가지고 중국어 연구진은 큐 비트 (50)의 조작을 실현하기 위해 '양자 헤게모니'를 달성하기 위해, 향후 몇 년 동안 바랍니다.