Computación cuántica: un término lejano para la persona promedio. Hoy en día, también puede usarlo y sentir su encanto mágico.
22 de marzo de Información Cuántica y el Instituto de Innovación Cuántica de la Academia China de Ciencias y Tecnología de Hefei a cabo (en lo sucesivo denominado 'Instituto Quantum Innovación') 2018 reunión anual, por el Instituto de Información Cuántica y Quantum Academia China de Ciencias de la innovación científica y tecnológica, nubes Ali y otras unidades investigación y desarrollo de 11 bits superconductores plataforma de computación en la nube cuántica conjunta anunciado oficialmente en la línea, que es usuarios de segundo después de que IBM para ofrecer más de 10 bits servicios de sistema cuántico de computación en la nube para el público. el mundo sólo tienen que acceder a este ordenador cuántico a través de una interfaz específica, cargar la línea cuántica necesita para funcionar, y para obtener un resultado de cálculo propuesta por el desarrollo de las nubes plataforma de computación cuántica cuántica, diseñado para verificar la estabilidad y la aceleración de la computación cuántica desde la perspectiva del hardware, mientras que el ecosistema de la industria cultural, la promoción de la computación cuántica industrialización. para la mayoría de los teóricos de la computación cuántica, la ventaja de esta plataforma en la nube, para proporcionar más apoyo a sus investigaciones y simulaciones para amantes de la ciencia, es también un estudio detallado, entender la computación cuántica Posiciones científicas populares
En la actualidad, manipular con precisión los servicios de computación cuántica de 11 bits han logrado un entorno de simulación clásica completa experiencia informática de back-end y el procesador cuántico real en la nube, los usuarios no sólo pueden ejecutar la medida para satisfacer requisitos específicos en el procesador cuántico superconductor diversos línea cuántica, y descargar los resultados de operación, sino también por cálculo de simulación clásica, procesador cuántico para la comparación con los resultados de las pruebas muestran que el quantum puerta fidelidad procesador de un solo bit promedió 99,7%, el promedio dibit 94,9 puerta % ¿Qué es la computación cuántica superconductora?
Hoy en día, nuestras manos que sostienen los distintos tipos, trucos informáticos, de hecho, es una unidad básica de los transistores integrados, cada transistor utilizado para representar la información 0 ó 1, y por medio de una variedad de operaciones lógicas, quieren ayudarnos a conseguir El resultado deseado
Sin embargo, no hay integración también mantenerse al día con el crecimiento exponencial de la gente era de la información digital de las necesidades informáticas. Debido a que el chip densidad de integración siempre tienen límites físicos, en particular, hacer frente a ciertos problemas complejos (tales como el factoring), el tiempo de procesamiento de equipo existente puede ser de hasta Tomará cientos de miles de años.
Hace 30 años, los científicos han propuesto un nuevo método de cálculo - la tradicional lógica de cálculo binario 'incrustado' sistemas cuánticos, el principio cuántico de superposición, por lo que estado de superposición, mientras que en el qubit 0 y 1, por lo que, como el número de bits ¡Con el aumento, la capacidad de almacenar y calcular aumentará exponencialmente!
¿Cómo entender esta aceleración exponencial? Podemos imaginar, por un ordenador clásico, los dos bits a la vez pueden representar solamente 00, 01, 10, 11 en un período de cuatro posibilidades, pero en la computación cuántica, unidad de dos bits puede acomodar a cuatro valores: 00, 01, 10 y 11. En otras palabras, podemos manipulación simultáneamente dos estados 2 ^ N.
Chinos tienen una palabra llamada 'Qiluwangyang', que han complicado laberinto en el tenedor del tenedor en la carretera, usted es difícil encontrar el objetivo, mientras que la computación cuántica, es como jugar a un juego de laberinto misterioso, se puede utilizar tanto bits cuánticos, mientras que la metamorfosis de un montón de mí mismo, y para encontrar el objetivo en una gran cantidad de bifurcaciones en el camino, para completar la tarea en un período muy corto de tiempo.
Todo esto se espera lograr una mejor visión del sistema, la superconductividad, debido a sus ventajas únicas, se ha ganado el favor de la mayoría de los científicos.
Levante la superconductividad, pensamos es 'no resistencia'. De hecho, hay muchas maravillosas propiedades de los superconductores en el que una unión de Josephson se llama presencia, en gran medida ampliar las aplicaciones de la superconductividad, e incluso desarrolló una nueva Sujeto - superconductividad.
unión de Josephson se predice en 1962 por el BD Josephson de este fenómeno es lo que? Si débiles dos superconductores están conectados de alguna manera, tal como dos superconductores medio de un túnel par de Cooper para la capa de aislamiento ultrafino , a continuación, se producirá una corriente superconductor entre las dos superconductores, y si termina con un voltaje, corriente a través de la unión se convierte en corriente superconductor, una tensión proporcional a la frecuencia y las oscilaciones alternas; además, si las dos uniones Josephson conectados en un bucle cerrado, la corriente de polarización para ser el tamaño apropiado, la corriente superconductor está modulada por el campo intermedio interferómetro. este voltaje, el campo eléctrico en función del rendimiento regulador rico, por lo que los científicos creen al intentar utilizar en el circuito cuántico, el papel del circuito tradicional en la unión PN.
Por ejemplo, si utilizamos una unión Josephson como un inductor cuántico, bajo ciertas condiciones, los electrones se comportan en un sistema de nivel de energía cuantificado y desigual, así como la electrónica tiene una gran villa con varios pisos- - puede permanecer en el primer piso, segundo piso se puede vivir, feliz puede vivir tanto tiempo como dos plantas mientras se aplica una diferencia de frecuencia de energía de microondas igual a 0 y 1, puede ser convenientemente Electrónica 'en vivo' en el nivel 0 Con un control de nivel, junto con la naturaleza sin pérdidas del circuito superconductor, se puede lograr coherencia cuántica con un tiempo de coherencia prolongado.
El circuito cuántico superconductor real se ve así:
A continuación, un armónico está acoplado con el bit por una pérdida cavidad (compuesto figura de Lr y Cr) para leer el estado del qubit. Bajo los bits de acoplamiento, la frecuencia de resonancia de la cavidad se produce el movimiento débil, el tamaño del movimiento En relación con el estado del bit, solo necesitamos medir la señal cerca de la frecuencia de resonancia de la cavidad para leer el estado del bit.
Finalmente, múltiples bits se acoplan a través de condensadores adyacentes, que es la muestra utilizada por este procesador cuántico superconductor.
Como se puede ver, la electrónica de superconductores a entender no es del todo similar al circuito clásico? De hecho, se trata de poner en práctica, son también una gran cantidad de tecnología de procesamiento por medio de una tecnología de procesamiento de chip semiconductor convencional, que es la computación cuántica superconductor una de las razones para ser optimistas acerca de los científicos. el ordenador cuántico en la computadora 'nevera grande' superconductor cuántica es un sistema muy frágil, en especial sensibilidad anormal al ruido térmico. dijimos anteriormente, la computación cuántica se basa en electrónica en vivo en 0 nivel y 1 nivel de controlar, el nivel de energía del bit cuántico es muy pequeña, sólo alrededor convertido en temperatura 48 ~ 960mK, además, una temperatura ligeramente superior, se generan dentro de la pérdida superconductor, por lo tanto, nuestro ultra La computadora necesita un refrigerador grande dedicado para mantenerlo a una temperatura muy baja.
Este refrigerador grande especial, como nuestro refrigerador doméstico, también es una bomba de calor. En su lugar, utiliza la fase endotérmica del líquido mezclado He3 / He4 para diluir la difusión de fase He3 para enfriarlo. Podemos usar uno. bomba de extracción para diluye continuamente fase He3, mientras que el He3 a constantemente devolver la fase de licuado se concentró, se diluyó de manera que el ciclo de refrigeración puede producir un continuamente endotérmica, de manera que la temperatura se mantiene a una 10mk baja temperatura.
Computación cuántica superconductora
Para la perspectiva de la computación cuántica, la industria generalmente cree que es necesario lograr las siguientes condiciones para lograr la computación cuántica universal:
1. El sistema escalable definido qubit; 2. la capacidad para inicializar el estado de los qubits estado de referencia sencilla, por ejemplo | 000 ...> Estado; 3. tiempo mucho más largo que el tiempo de funcionamiento de la puerta decoherencia; 4 una Conjunto de puerta de operación común del grupo; 5. Puede realizar una medición eficiente de bits.
Para la computación cuántica superconductor, se ha llegado a un preliminar por encima del umbral, debido a su compatibilidad con los procesos de semiconductores convencionales, Google, IBM, la NASA y otros gigantes comerciales tienen el diseño de la computación compleja profunda.
Sobre las perspectivas para la computación cuántica, la opinión dominante es que, si se puede manipular con precisión los qubits más de un cierto número, los ordenadores cuánticos serán capaces de hacer que un ordenador clásico para ponerse al día en una tarea particular, es decir, en un espacio o de tiempo limitado limitaciones, que cualquier La computadora clásica de Taiwán es mucho mejor. Es la hegemonía cuántica (supremacía cuántica) propuesta por el físico John Preskil del Instituto de Tecnología de California.
Google ha acumulado en el mejor superconductores tecnologías cuánticas, como practicante del concepto de 'hegemonía cuántica', el algoritmo propuesto, Google estima líneas al azar cuántica, este número qubit hegemonía cuántica es de aproximadamente 49'1'.
El pasado octubre, los competidores de Google - IBM en los Estados arXiv Unidas publicó un artículo afirmando que alcanzan una profundidad de 27 líneas de profundidad 49 bits y de 56 bits es la línea clásica de 23 de simulación de '2', 49-poco lejos para probar la intención La hegemonía cuántica no puede realizarse, y luego los planes de Google de usar 49 bits para realizar la hegemonía cuántica se anulan.
IBM provocación fue rápidamente Google bofetada en la cara. Dos meses más tarde, Google es también el artículo de seguimiento en arXiv, señaló que el número de bits cuánticos es sólo un aspecto de la hegemonía cuántica, igualmente importantes líneas de profundidad cuántica también deben ser considerados. Google citó cuántica hoja de ruta de la hegemonía que propuso por primera vez por el '1' e IBM no está roto, debido a que el contexto claramente el número de qubits menciona a 49, mientras que la profundidad de la línea 49. cuántica Google también conseguir una mayor da el número de qubits diferentes y resultados de la prueba detallados en líneas diferentes profundidades describen, si sólo la profundidad de la línea cuántica 19, incluso hasta 100 qubits, puede también ser simulada clásica '3'.
informes "Naturaleza", citado Martinis respondo MIT Ciencias de la Computación y autorizada Evaluación Scott Aaronson, que el papel no socava la razonabilidad del experimento 'hegemonía cuántica', sino para demostrar que Google planea 'hegemonía cuántica' probar la premisa de '4' .
Según Google datos dados en diciembre de 2017, la época clásica simulación por ordenador se requiere para bits cuánticos, están estrechamente relacionados con el número de bits y la profundidad de los dos indicadores. A partir de los resultados de la prueba, el clásico de simulación con 100 qubits, una profundidad de 20 cuántico tiene 25 líneas y una profundidad de 45 qubits dificultad es similar, por lo que no se puede hablar de sólo cuando el número de anuncio bits cuánticos. Esto es como entrelazamiento qubit no puede lograrse si N, diciendo solamente que el número de qubits en un chip no tiene sentido. en los aspectos clásicos de simulación de circuitos cuánticos, hay muchos estudio de seguimiento de grupo doméstico, que el académico chino HKUST Guo Guangcan dirigió el equipo utilizado las complejas líneas de bits cuánticos de ordenador clásico para la simulación teórica de alcanzar una profundidad de 22 emulación de 64 bits de la línea clásica '5'. también los resultados fueron publicados anual de la innovación cuántica conferencia de trabajo del Instituto de Investigación de la Academia china de Ciencias el 22 de febrero.
En otras palabras, los datos experimentales existentes han demostrado ser prometedores hegemonía cuántica, ahora es un clásico en cualquier ordenador y no puede contener más de 50 qubits circuito cuántico tiene una profundidad razonable bajo un alto ordenador cuántico. En este feroz En la competencia, todos quieren tomar la iniciativa para poner sus propias banderas en el terreno elevado. El equipo chino no es una excepción.
El año pasado, la Universidad de Ciencia y Tecnología de China profesor Pan Jianwei y sus colegas Zhu Xiaobo, Lu Chaoyang y otra del grupo de estudio de Wang Haohua profesor conjunta de la Universidad de Zhejiang, el sistema superconductor por primera vez en diez superconductor enredo qubit '6', y sobre esta base para lograr Algoritmo cuántico '7' para la solución rápida de ecuaciones lineales.
La última línea de este ordenador cuántico, la gente es cuántica puede lograrse primera de desarrollo propio para ofrecer al público servicios de computación cuántica superconductor plataforma de computación en la nube qubit 11 de China de un solo bit operación, la operación y de doble bit de lectura de varios bits y otras operaciones en una línea cuántica. resultados de las pruebas muestran que el tiempo de cálculo, la fidelidad, y otros indicadores clave de rendimiento nube cuántica bastante IBM.
Se ha informado de que el equipo ha estado en la fidelidad de laboratorio puerta de dos bits se incrementó a más del 99%, mientras que las pruebas preliminares se han entregado y un procesador de 24 bits superconductores futuro cuántica, los investigadores continuará mejorando el rendimiento de la plataforma en la nube , Para proporcionar a los usuarios más bits, servicios de computación cuántica más precisos Pan Jianwei, académico de la Academia de Ciencias de China y vicepresidente ejecutivo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China cree que la informática cuántica tiene una importancia histórica. La mecánica cuántica dio origen a la tercera revolución industrial. con el fin de resolver los problemas de capacidad de computación causadas por la gran cantidad de datos listos.
La computación cuántica con la potencia de computación ultra-rápido, en particular, la capacidad de resolver problemas tales como la inteligencia artificial, la simulación cuántica, el desarrollo de fármacos, la optimización cuántica, que se espera para ir realmente más allá de China los superordenadores '' en esta competición, tiene su propio mapa de rutas los investigadores chinos esperan que en los próximos años, para darse cuenta de la manipulación del qubit 50, para lograr la 'hegemonía cuántica'.