ควอนตัมคอมพิวเตอร์ - ระยะไกลสำหรับคนทั่วไปในปัจจุบันนี้คุณยังสามารถสวมใส่ได้และรู้สึกถึงเสน่ห์ที่มีมนต์ขลัง
22 มีนาคมสารสนเทศควอนตัมและควอนตัมสถาบันนวัตกรรมจีน Academy of วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในเฟย์จัดขึ้น (ต่อไปนี้จะเรียกว่า 'ควอนตัมสถาบันนวัตกรรม') 2018 การประชุมประจำปีโดยสถาบันสารสนเทศควอนตัมและควอนตัมจีน Academy of Sciences นวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเมฆอาลีและหน่วยงานอื่น การวิจัยและพัฒนา 11 บิตยิ่งยวดเมฆแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์ควอนตัมร่วมกันประกาศอย่างเป็นทางการในบรรทัดซึ่งเป็นผู้ใช้ที่สองหลังจากที่ไอบีเอ็มจะนำเสนอมากกว่า 10 บิตบริการระบบควอนตัมคอมพิวเตอร์เมฆให้ประชาชน. โลกจะต้องเข้าถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมนี้ผ่านอินเตอร์เฟซเฉพาะคุณ อัปโหลดบรรทัดควอนตัมต้องทำงานและเพื่อให้ได้ผลการคำนวณที่กำหนดโดยควอนตัมควอนตัมคอมพิวเตอร์แพลตฟอร์มการพัฒนาระบบคลาวด์ที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบความมั่นคงและการเร่งความเร็วคอมพิวเตอร์ควอนตัมจากมุมมองของฮาร์ดแวร์ในขณะที่ระบบนิเวศอุตสาหกรรมวัฒนธรรมส่งเสริมการคำนวณควอนตัม อุตสาหกรรม. ส่วนใหญ่ของทฤษฎีควอนตัมคอมพิวเตอร์, ประโยชน์จากแพลตฟอร์มเมฆนี้จะให้การสนับสนุนเพิ่มเติมสำหรับการวิจัยและแบบจำลองสำหรับคนรักวิทยาศาสตร์ของพวกเขานอกจากนี้ยังมีการศึกษาอย่างใกล้ชิดเข้าใจคอมพิวเตอร์ควอนตัม ตำแหน่งทางวิทยาศาสตร์ยอดนิยม
ในปัจจุบันได้อย่างแม่นยำจัดการบริการคอมพิวเตอร์ 11 บิตควอนตัมได้ประสบความสำเร็จที่สมบูรณ์ back-end ประสบการณ์การใช้คอมพิวเตอร์จำลองสภาพแวดล้อมคลาสสิกและหน่วยประมวลผลควอนตัมที่แท้จริงในระบบคลาวด์ที่ผู้ใช้ไม่เพียง แต่สามารถทำงานที่กำหนดเองเพื่อตอบสนองความต้องการที่เฉพาะเจาะจงในการประมวลผลยิ่งยวดควอนตัม สายต่างๆควอนตัมและดาวน์โหลดผลการดำเนินงาน แต่ยังตามการคำนวณจำลองคลาสสิก, หน่วยประมวลผลควอนตัมสำหรับการเปรียบเทียบกับผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าเดียวบิตประตูควอนตัมการประมวลผลความจงรักภักดีเฉลี่ย 99.7% เฉลี่ย 94.9 ประตู dibit % การคำนวณควอนตัมคืออะไร?
วันนี้มือของเราถือประเภทต่างๆ, เทคนิคคอมพิวเตอร์ในความเป็นจริงเป็นหน่วยพื้นฐานของทรานซิสเตอร์แบบบูรณาการในแต่ละทรานซิสเตอร์ที่ใช้ในการแสดงข้อมูล 0 หรือ 1 และผ่านความหลากหลายของการดำเนินงานตรรกะต้องการที่จะช่วยให้เราได้รับ ผลที่ต้องการ
แต่บูรณาการยังไม่มีให้ทันกับการเจริญเติบโตของข้อมูลดิจิตอลคนที่อายุคำนวณความต้องการ. เพราะชิปความหนาแน่นของการรวมมักจะมีข้อ จำกัด ทางกายภาพโดยเฉพาะในการจัดการกับปัญหาที่ซับซ้อนบางอย่าง (เช่นแฟ) เวลาการประมวลผลคอมพิวเตอร์ที่มีอยู่อาจจะถึง จะใช้เวลานับแสน ๆ ปี
30 ปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้เสนอวิธีการใหม่ของการคำนวณ - ตรรกะการคำนวณเลขฐานสองแบบดั้งเดิม 'ฝังตัวระบบควอนตัมหลักการควอนตัมของการทับซ้อนเพื่อให้รัฐซ้อนในขณะที่คิวบิต 0 และ 1 เพื่อให้เป็นจำนวนบิต ด้วยการเพิ่มขึ้นความสามารถในการจัดเก็บและคำนวณจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก!
วิธีการเข้าใจในเรื่องนี้เร่งชี้แจงเราสามารถจินตนาการสำหรับคอมพิวเตอร์คลาสสิกทั้งสองบิตในเวลาอาจเป็นตัวแทนเพียง 00, 01, 10, 11 ในสี่เป็นไปได้ แต่ในการใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม สองหน่วยบิตสามารถรองรับสี่ค่า: 00, 01, 10 และ 11 ในคำอื่น ๆ ที่เราสามารถทำได้พร้อมกันสองรัฐ 2 ^ N จัดการ
จีนมีคำที่เรียกว่า 'Qiluwangyang' ที่มีความซับซ้อนในเขาวงกตส้อมส้อมในถนนที่คุณยากที่จะหาเป้าหมายในขณะที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นเหมือนการเล่นเกมเขาวงกตลึกลับก็สามารถใช้มาก ควอนตัมบิตในขณะที่การเปลี่ยนแปลงของจำนวนมากของตัวเองและเพื่อค้นหาเป้าหมายในหลายส้อมในถนนที่ทำงานให้เสร็จสมบูรณ์ในช่วงเวลาสั้น ๆ ของเวลา
ในระบบทั้งหมดที่คาดว่าจะตระหนักถึงความคิดที่สวยงามนี้ superconducting ได้รับความโปรดปรานของนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เนื่องจากข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์
ยกยิ่งยวดที่เราคิดว่าเป็น 'ไม่ต้านทาน'. ในความเป็นจริงยังมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมมากของตัวนำยิ่งยวดที่ชุมทาง Josephson เรียกว่าการแสดงตนช่วยขยายการใช้งานของยิ่งยวดและแม้กระทั่งการพัฒนาใหม่ เรื่อง - ความเป็นตัวนำยิ่งยวด
ชุมทาง Josephson เป็นที่คาดการณ์ในปี 1962 โดย BD Josephson ของปรากฏการณ์นี้คืออะไร? ถ้าอ่อนแอสองตัวนำยิ่งยวดมีการเชื่อมต่อในบางวิธีเช่นสองซูเปอร์คอนดักลางคู่อุโมงค์คูเปอร์ชั้นฉนวนกันความร้อนบางเฉียบ แล้วยิ่งยวดในปัจจุบันจะเกิดขึ้นระหว่างสองตัวนำยิ่งยวดและถ้ามันจบลงด้วยแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันผ่านทางแยกจะกลายเป็นปัจจุบัน superconductive, แรงดันสัดส่วนกับความถี่และการสั่นสลับ; ต่อไปถ้า ทั้งสองแยก Josephson เชื่อมต่อในวงปิดอคติในปัจจุบันจะเป็นขนาดที่เหมาะสมที่ยิ่งยวดในปัจจุบันมีการมอดูเลตโดยสนามกลาง interferometer. แรงดันไฟฟ้านี้สนามไฟฟ้าควบคุมการปฏิบัติงานที่เกี่ยวข้องกับที่อุดมไปด้วยดังนั้นนักวิทยาศาสตร์คิดว่า เพื่อพยายามใช้มันในวงจรควอนตัมเล่นบทบาทของจุดเชื่อมต่อ PN ในวงจรแบบดั้งเดิม
ตัวอย่างเช่นถ้าเราทำ Josephson ชุมทางควอนตัมเหนี่ยวนำภายใต้เงื่อนไขบางพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในควอนตัมของระบบไม่เท่ากันในระดับหนึ่งเช่นอิเล็กทรอนิกส์มีวิลล่าขนาดใหญ่หลายชั้น - - มันสามารถอยู่บนชั้นแรกชั้นสองสามารถมีชีวิตอยู่มีความสุขสามารถมีชีวิตอยู่ได้นานเท่าที่ชั้นสองในขณะที่ใช้ความแตกต่างความถี่พลังงานไมโครเวฟเท่ากับ 0 และ 1, สามารถอำนวยความสะดวกเครื่องใช้ไฟฟ้า 'สด' ที่ระดับ 0 ด้วยการควบคุมระดับ 1 ควบคู่ไปกับลักษณะที่ไม่มีการสูญเสียของวงจรของตัวนำยิ่งยวดทำให้สามารถจัดการกับควอนตัมได้เป็นเวลานาน
วงจรควอนตัมตัวนำยิ่งยวดที่เกิดขึ้นจริงมีลักษณะดังนี้:
ถัดไปฮาร์โมนิเป็นคู่กับ bit โดยการสูญเสียโพรง (มะเดื่อประกอบด้วย Lr และ Cr) ในการอ่านสถานะของคิวบิตได้. ภายใต้บิตการมีเพศสัมพันธ์ที่สะท้อนความถี่ของช่องการเคลื่อนไหวที่อ่อนแอเกิดขึ้นขนาดของการเคลื่อนไหว เมื่อเทียบกับสถานะของบิตเราจะต้องวัดสัญญาณใกล้ความถี่เรโซแนนซ์ของโพรงเพื่ออ่านสถานะบิต
สุดท้ายหลายบิตจะถูกจับคู่กันผ่าน capacitors ที่อยู่ติดกันซึ่งเป็นตัวอย่างที่ใช้โดยตัวประมวลผลควอนตัมตัวนำยิ่งยวด
ที่คุณสามารถดูอิเล็กทรอนิกส์ยิ่งยวดที่จะเข้าใจไม่ได้ค่อนข้างคล้ายกับวงจรคลาสสิกในความเป็นจริงก็คือการดำเนินการนอกจากนี้ยังมีจำนวนมากของเทคโนโลยีการประมวลผลโดยวิธีการของเทคโนโลยีการประมวลผลชิปเซมิคอนดักเตอร์แบบเดิมซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ยิ่งยวดควอนตัม หนึ่งในเหตุผลที่จะเป็นแง่ดีเกี่ยวกับนักวิทยาศาสตร์. คอมพิวเตอร์ควอนตัมเข้าไปในคอมพิวเตอร์ตู้เย็นใหญ่ 'ยิ่งยวดควอนตัมเป็นระบบที่เปราะบางมากผิดปกติโดยเฉพาะอย่างยิ่งความไวต่อเสียงความร้อน. เรากล่าวว่าก่อนหน้านี้ควอนตัมคอมพิวเตอร์พึ่งพาอิเล็กทรอนิกส์ อาศัยอยู่ที่ระดับ 0 และ 1 ระดับที่จะควบคุมระดับพลังงานของบิตควอนตัมที่มีขนาดเล็กมากเพียงเกี่ยวกับการแปลงเป็นอุณหภูมิ 48 ~ 960mK ในนอกจากนี้จะมีอุณหภูมิสูงขึ้นเล็กน้อยถูกสร้างขึ้นภายในสูญเสีย superconductor จึงพิเศษของเรา คอมพิวเตอร์ต้องการตู้เย็นขนาดใหญ่โดยเฉพาะเพื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิต่ำมาก
ทั้งหมดในทุกนี้ตู้เย็นทุ่มเทขนาดใหญ่และตู้แช่แข็งเป็นบ้านของเรา แต่ยังปั๊มความร้อน. แต่แล้วก็เป็นแพร่เฟสดูดความร้อนของเวลา He3 ที่จะใช้ประโยชน์จากการระบายความร้อนเข้มข้นผสมของเหลวของ He3 / He4 เจือจางตรงข้ามเราสามารถใช้ ปั๊มสกัดการปรับลดอย่างต่อเนื่องเฟส He3 ขณะที่ He3 ออกไปอย่างต่อเนื่องกลับเฟสเหลวเข้มข้นเจือจางเพื่อให้วงจรทำความเย็นสามารถผลิตดูดความร้อนอย่างต่อเนื่องเพื่อให้อุณหภูมิจะคงที่ 10mk อุณหภูมิต่ำ
การคำนวณควอนตัมตัวนำยิ่งยวด
สำหรับโอกาสของการใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมอุตสาหกรรมโดยทั่วไปเชื่อว่าจำเป็นที่จะต้องบรรลุเงื่อนไขต่อไปนี้เพื่อให้บรรลุการคำนวณเชิงควอนตัมสากล:
1. การขยายขีดความสามารถของระบบคิวบิตที่กำหนดไว้ 2. ความสามารถในการเริ่มต้นของรัฐของ qubits ที่รัฐอ้างอิงง่ายเช่น | 000 ... > รัฐ 3. เวลานานกว่าเวลาที่ประตูปฏิบัติการ decoherence ที่ 4 ชุดเกทการทำงานร่วมกันของกลุ่ม 5. สามารถทำการวัดบิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สำหรับการคำนวณด้วยระบบควอนตัมตัวนำยิ่งยวดความสามารถในการทำงานร่วมกับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิม Google, IBM, NASA และยักษ์ใหญ่เชิงพาณิชย์อื่น ๆ
เกี่ยวกับโอกาสสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมมุมมองที่สำคัญก็คือว่าถ้าคุณได้อย่างถูกต้องสามารถจัดการ qubits มากกว่าจำนวนหนึ่งคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะสามารถที่จะทำให้คอมพิวเตอร์คลาสสิกจะจับขึ้นในงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งกล่าวคือในพื้นที่หรือระยะเวลาที่ จำกัด ข้อ จำกัด กว่าใด ๆ คอมพิวเตอร์คลาสสิกของไต้หวันทำดีกว่ามากนี่คือเอกภพควอนตัมที่เสนอโดยนักฟิสิกส์ John Preskil จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย
Google ได้สะสมที่ดีที่สุดในยิ่งยวดเทคโนโลยีควอนตัมเป็นผู้ประกอบการของแนวคิดของ 'ควอนตัมเป็นเจ้าโลก' อัลกอริทึมที่นำเสนอทาง Google ประมาณการเส้นสุ่มควอนตัมนี้จำนวน qubit อำนาจควอนตัมเป็นเรื่องเกี่ยวกับ 49'1'
เมื่อเดือนตุลาคมที่คู่แข่งของ Google - ไอบีเอ็มในสหรัฐอเมริกา arXiv ตีพิมพ์บทความที่อ้างว่าประสบความสำเร็จในระดับความลึก 27 เส้นของความลึก 56 บิต 49 บิตและเป็นเส้นคลาสสิกของ 23 จำลอง '2' 49 บิตไกลเพื่อพิสูจน์ความตั้งใจ การครอบครองอำนาจของควอนตัมไม่สามารถรับรู้ได้และแผน Google จะรับรู้ถึงความเป็นเจ้าโลกควอนตัมโดยใช้ 49 บิตสามารถพลิกกลับได้
ไอบีเอ็มยั่วยุอย่างรวดเร็ว Google ตบหน้า. สองเดือนต่อมา Google จะยังติดตามบทความใน arXiv ชี้ให้เห็นว่าจำนวนบิตควอนตัมเป็นเพียงแง่มุมหนึ่งของประมุขควอนตัมความสำคัญเท่าเทียมกันเส้นลึกควอนตัมยังต้องได้รับการพิจารณา. Google อ้าง แผนงานเจ้าโลกควอนตัมแรกที่พวกเขาเสนอโดย '1' และ IBM ไม่เสียเพราะบริบทดังกล่าวอย่างชัดเจนจำนวน qubits ถึง 49 ในขณะที่ความลึกของสายควอนตัม 49. Google ยังประสบความสำเร็จต่อไปจะช่วยให้จำนวน qubits ที่แตกต่างกัน และผลการทดสอบรายละเอียดภายใต้เส้นความลึกที่แตกต่างกันอธิบายถ้าเพียง แต่ความลึกของควอนตัม line 19 แม้ถึง 100 qubits นอกจากนี้ยังสามารถจำลองคลาสสิก '3'
"ธรรมชาติ" รายงานอ้าง Martinis ฉันตอบสนอง MIT วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และมีอำนาจการประเมินผลสกอตต์ Aaronson ว่ากระดาษไม่บ่อนทำลายความสมเหตุสมผลของการทดลอง 'เจ้าโลกควอนตัม' แต่เพื่อพิสูจน์ว่า Google วางแผน 'เจ้าโลกควอนตัม' ทดสอบสถานที่ตั้งของ '4' .
ตามข้อมูลที่ Google ได้รับในเดือนธันวาคม 2017, เวลาจำลองคอมพิวเตอร์คลาสสิกที่จำเป็นสำหรับบิตควอนตัมที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับจำนวนบิตและความลึกของสองตัวชี้วัดที่. จากผลการทดสอบการจำลองคลาสสิกกับ 100 qubits ความลึกของ 20 ควอนตัมมี 25 สายและความลึกของ 45 qubits ยากลำบากที่คล้ายกันจึงไม่สามารถพูดคุยเกี่ยวเฉพาะเมื่อจำนวนของควอนตัมบิตประกาศ. นี้เป็นเหมือน qubit พัวพันไม่สามารถทำได้ถ้าไม่มีบอกเพียงว่าจำนวนของ qubits บนชิป ทำให้รู้สึกไม่. ในด้านการจำลองแบบคลาสสิกของวงจรควอนตัมมีหลายกลุ่มในประเทศติดตามการศึกษาซึ่งนักวิชาการจีน HKUST Guo Guangcan นำทีมใช้คอมพิวเตอร์คลาสสิกที่ซับซ้อนควอนตัมบิตสายสำหรับการจำลองทางทฤษฎีเพื่อให้บรรลุความลึกของ 22 การจำลองแบบ 64 บิตของสายคลาสสิก '5'. ผลนอกจากนี้ยังได้รับการตีพิมพ์งานประชุมประจำปีของนวัตกรรมควอนตัมสถาบันวิจัยจีน Academy of Sciences ที่ 22 กุมภาพันธ์
ในคำอื่น ๆ ที่มีอยู่ในข้อมูลการทดลองได้แสดงให้เห็นสัญญาประมุขควอนตัมตอนนี้ก็เป็นคลาสสิกในเครื่องคอมพิวเตอร์ใด ๆ และไม่สามารถจะมากกว่า 50 คิวบิตวงจรควอนตัมมีความลึกที่เหมาะสมภายใต้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสูง. ในที่รุนแรงนี้ ในการแข่งขันทุกคนต้องการที่จะเป็นผู้นำในการวางธงของตัวเองในพื้นที่สูงทีมจีนจะไม่มีข้อยกเว้น
ปีที่ผ่านมามหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของจีนศาสตราจารย์แพนเจียนเว่ยและเพื่อนร่วมงานของเขาจู้ Xiaobo ลู Chaoyang และร่วมมหาวิทยาลัยเจ้อเจียงอาจารย์กลุ่มการศึกษาวัง Haohua อื่น ๆ ระบบยิ่งยวดเป็นครั้งแรกในรอบสิบยิ่งยวด qubit พัวพัน '6' และบนพื้นฐานนี้เพื่อให้บรรลุ อัลกอริทึมควอนตัม '7' สำหรับการแก้สมการเชิงเส้นอย่างรวดเร็ว
บรรทัดสุดท้ายของควอนตัมคอมพิวเตอร์นี้คนเป็นควอนตัมของจีนพัฒนาตนเองเพื่อให้ประชาชนมี 11 เมฆแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์ยิ่งยวด qubit บริการคอมพิวเตอร์ควอนตัมแรกที่สามารถประสบความสำเร็จในการดำเนินการเดียวบิตการดำเนินงานและคู่บิตอ่านหลายบิต และการดำเนินงานอื่น ๆ ลงในบรรทัดควอนตัม. ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าเวลาในการคำนวณความจงรักภักดีและตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญอื่น ๆ ควอนตัมเมฆค่อนข้างไอบีเอ็ม
มีรายงานว่าทีมงานได้รับในความจงรักภักดีในห้องปฏิบัติการทั้งสองบิตประตูเพิ่มขึ้นมากกว่า 99% ในขณะที่การทดสอบเบื้องต้นได้รับการส่งมอบและหน่วยประมวลผล 24 บิตยิ่งยวดในอนาคตควอนตัมนักวิจัยจะยังคงปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของแพลตฟอร์มเมฆ เพื่อให้ผู้ใช้บิตมากขึ้นถูกต้องมากขึ้นบริการคอมพิวเตอร์ควอนตัม. Chinese Academy of Sciences, มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของจีนรองประธานบริหารแพน Jianwei เชื่อว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมยุคทำอย่างมีนัยสำคัญ. กลศาสตร์ควอนตัมให้กำเนิดการปฏิวัติอุตสาหกรรมที่สามก็เป็นอยู่ในปัจจุบัน เพื่อที่จะแก้ปัญหาคอขวดความจุคอมพิวเตอร์ที่เกิดจากข้อมูลขนาดใหญ่พร้อม
คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีอำนาจในการประมวลผลที่รวดเร็วโดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถในการแก้ปัญหาเช่นปัญญาประดิษฐ์จำลองควอนตัมการพัฒนายาเพิ่มประสิทธิภาพของควอนตัมที่คาดว่าจะมันไปไกลกว่า 'ซูเปอร์คอมพิวเตอร์' ประเทศจีนในการแข่งขันครั้งนี้มีเส้นทางของตัวเอง นักวิจัยจีนหวังว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าเพื่อให้ตระหนักถึงการจัดการของคิวบิต 50 เพื่อให้บรรลุ 'เจ้าโลกควอนตัม'