कंप्यूटरउपकरण

क्वांटम प्रोसेसर: विवरण, आपरेशन के सिद्धांत

क्वांटम कंप्यूटिंग, सिद्धांत रूप में कम से कम, कुछ दशक का उल्लेख। मशीनों है कि संभावित डेटा का अनकहा मात्रा से निपटने के लिए गैर-शास्त्रीय यांत्रिकी का उपयोग के आधुनिक प्रकार, एक बड़ी सफलता बन गए हैं। डेवलपर्स के अनुसार, उनके क्रियान्वयन शायद सबसे अत्याधुनिक तकनीक कभी बनाया गया था। क्वांटम प्रोसेसर बात का स्तर, जिनमें से मानव जाति केवल 100 साल पहले जाना जाता है पर कार्य करते हैं। इस तरह के गणना के संभावित विशाल है। विचित्र क्वांटम गुण इतने सारे कार्यों है कि वर्तमान में शास्त्रीय कंप्यूटर हैं का उपयोग गणना तेज़ हो जाएगी, हल किया जाना बर्दाश्त नहीं कर सकते हैं। और न केवल रसायन शास्त्र और सामग्री विज्ञान के क्षेत्र में। वॉल स्ट्रीट भी ब्याज दिखा रहा है।

भविष्य में निवेश

सीएमई समूह, वैंकूवर में कंपनी 1QB सूचना प्रौद्योगिकी इंक का निवेश किया है क्वांटम प्रकार प्रोसेसर के लिए सॉफ्टवेयर विकसित करता है। निवेशकों के अनुसार, इन गणनाओं उद्योग है, जो समय के प्रति संवेदनशील डेटा की बड़ी मात्रा के साथ काम पर सबसे बड़ा प्रभाव पड़ता है की संभावना है। ऐसे ग्राहकों का एक उदाहरण वित्तीय संस्थानों रहे हैं। गोल्डमैन सैक्स डी-वेव सिस्टम में निवेश किया है, और कंपनी इन-Q-Tel सीआईए द्वारा वित्त पोषित। पहली मशीन है कि क्या एक "क्वांटम annealing", यानी कहा जाता है बनाने के विनिर्माण। ई निम्न स्तर के अनुकूलन एक क्वांटम प्रोसेसर का उपयोग समस्या तय करता है। इंटेल भी, इस तकनीक में निवेश करने में लगे हुए हैं, हालांकि यह भविष्य के व्यापार के कार्यान्वयन पर विचार करता है।

यह क्यों करते हैं?

कारण यह है कि क्वांटम कंप्यूटिंग बहुत रोमांचक है, मशीन सीखने के साथ अपने सही संयोजन में निहित है। वर्तमान में, यह इस तरह की गणना के लिए मुख्य अनुप्रयोग है। आंशिक रूप से यह परिणाम है समाधान के लिए खोज करने के लिए एक भौतिक डिवाइस का उपयोग - एक क्वांटम कंप्यूटर के विचार की। कभी कभी अवधारणा खेल एंग्री बर्ड्स के उदाहरण से समझाया। गुरुत्वाकर्षण की बातचीत अनुकरण करने के लिए और टकराने वस्तुओं सीपीयू गोली गणितीय समीकरणों का उपयोग करता है। क्वांटम प्रोसेसर अपने सिर पर इस दृष्टिकोण डाल दिया। वे कुछ पक्षियों "फेंक", और घड़ी क्या होता है। माइक्रोचिप लिखा पर कार्य: यह है एक पक्षी, वे क्या इष्टतम प्रक्षेपवक्र फेंक? तब सभी संभव समाधान की जाँच की, या कम से कम उनमें से एक बहुत बड़ी संयोजन, और जवाब दिया जाता है। एक क्वांटम कंप्यूटर में समस्याओं को हल कर रहे हैं एक गणितज्ञ, बजाय भौतिकी काम के कानूनों नहीं।

यह कैसे काम करता है?

हमारी दुनिया के बुनियादी निर्माण घटक - क्वांटम यांत्रिक। आप अणुओं को देखें, तो कारण जिसके लिए वे का गठन कर रहे हैं और स्थिर बना - इलेक्ट्रॉन कक्षाओं की बातचीत। सभी क्वांटम यांत्रिक गणना उनमें से प्रत्येक में शामिल हैं। उनकी संख्या तेजी से नकली इलेक्ट्रॉनों की संख्या में वृद्धि होती है। उदाहरण के लिए, 50 इलेक्ट्रॉनों दो 50 डिग्री विकल्प में मौजूद। यह अलग हटकर बड़ी संख्या में तो यह आज की गणना नहीं कर सकते हैं। भौतिक विज्ञान के लिए कनेक्शन सूचना सिद्धांत ऐसी समस्याओं के हल के लिए रास्ता दे सकते हैं। 50 kubitovnomu कंप्यूटर यह कर सकते हैं।

एक नए युग की शुरुआत

लंडन डॉन्स, अध्यक्ष और 1QBit के सह-संस्थापक, क्वांटम प्रोसेसर के अनुसार - यह उपपरमाण्विक दुनिया के प्रसंस्करण शक्ति का उपयोग करने के लिए संभव है, यह नई सामग्री या नई दवाओं के निर्माण प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है। वहाँ डिजाइन के एक नए युग के लिए खोज के प्रतिमान से एक बदलाव है। उदाहरण के लिए, क्वांटम कंप्यूटिंग उत्प्रेरक जो वातावरण से कार्बन और नाइट्रोजन निकालने, और इस तरह ग्लोबल वार्मिंग को रोकने में मदद करने की अनुमति मॉडल करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता।

प्रगति में सबसे आगे

इस तकनीक के डेवलपर्स के समुदाय बेहद उत्साहित हैं और व्यस्त गतिविधि है। क्षेत्र की नई कंपनियों, निगमों, विश्वविद्यालयों और सरकारी प्रयोगशालाओं में दुनिया भर टीमें एक रेस कार है, जो क्वांटम सूचना संसाधन करने के लिए विभिन्न तरीकों का उपयोग निर्माण कर रहे हैं। निर्मित qubit अतिचालक qubits और कब्जा कर लिया आयनों, जो शामिल मैरीलैंड विश्वविद्यालय और मानक और राष्ट्रीय प्रौद्योगिकी संस्थान के शोधकर्ताओं पर चिप्स। माइक्रोसॉफ्ट संस्थानिक दृष्टिकोण स्टेशन क्यू कहा जाता है, उद्देश्य जिनमें से गैर-अबेलियन ऋणायन जिसका अस्तित्व निर्णायक साबित नहीं किया गया लागू करने के लिए है विकसित करता है।

वर्ष संभावित सफलता

और यह केवल शुरुआत है। मई 2017 के अंत में क्वांटम प्रकार प्रोसेसर की संख्या विशिष्ट तेजी से या एक शास्त्रीय कंप्यूटर की तुलना में बेहतर कुछ कर रहे हैं, शून्य है। इस घटना को "क्वांटम श्रेष्ठता" सेट हो जाएगा, लेकिन अभी तक यह नहीं हुई है। हालांकि यह है कि इस के रूप में जल्दी इस साल के रूप में भी हो सकता है की संभावना है। अधिकांश के अंदरूनी सूत्रों ने कहा कि गूगल समूह, भौतिकी के प्रोफेसर, यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया के सांता बारबरा में जॉन मार्टिन के नेतृत्व में स्पष्ट पसंदीदा है। इसका उद्देश्य - 49-qubit प्रोसेसर की मदद से बेहतर कंप्यूटिंग प्राप्त करने के लिए। मई के अंत 2017 टीम सफलतापूर्वक शास्त्रीय सुपर कंप्यूटर की समाप्ति की दिशा में एक मध्यवर्ती कदम के रूप में 22-qubit चिप का परीक्षण किया।

यह सब कैसे शुरू हुआ?

दशकों के लिए सूचना संसाधन के लिए क्वांटम यांत्रिकी का उपयोग करने का विचार है। महत्वपूर्ण घटनाओं में से एक, 1981 में उस समय हुआ जब आईबीएम और एमआईटी संयुक्त रूप से कम्प्यूटेशनल भौतिकी पर एक सम्मेलन का आयोजन किया। प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन एक क्वांटम कंप्यूटर के निर्माण के लिए प्रस्ताव रखा। उनके अनुसार, अनुकरण के लिए क्वांटम यांत्रिकी के साधन का लाभ उठाना चाहिए। और यह एक महान चुनौती है क्योंकि यह इतना आसान नहीं लगती है। superposition और उलझाव - क्वांटम प्रोसेसर में ऑपरेटिंग सिद्धांत परमाणुओं की अजीब संपत्तियों की एक संख्या पर आधारित है। कण एक ही समय में दो राज्यों में हो सकता है। हालांकि, जब मापने यह उनमें से सिर्फ एक हो जाएगा। और यह संभावना के सिद्धांत के नजरिए से छोड़कर, जिसमें भविष्यवाणी करना असंभव है। इस आशय की एक सोचा प्रयोग श्रोडिंजर का बिल्ली है, जो एक साथ मर चुका है और लंबे समय के रूप जिंदा बॉक्स में है के रूप में पर्यवेक्षक झलक चुपके से नहीं है का आधार है। कुछ भी नहीं है इस तरह से रोजमर्रा की जिंदगी में काम करता है। हालांकि, लगभग 1 लाख बीसवीं सदी की शुरुआत के बाद से आयोजित प्रयोगों की, पता चलता है कि रचना मौजूद है। और अगले कदम कैसे इस अवधारणा का उपयोग करने का पता लगाना है।

क्वांटम प्रोसेसर: नौकरी का विवरण

क्लासिक बिट्स, यह संख्याओं को गुणा करने के लिए संभव है, मूल्य 0 या 1 हो सकता है तस्वीरें खींचना और इतने पर। एन Qubit भी हो सकता है 0 अगर वे "लॉजिक गेट" (डी। और, या, नहीं, आदि) के माध्यम से एक लाइन याद आती है, 1 या दोनों। , तो कहते हैं, 2 qubit उलझ, यह उन्हें पूरी तरह से सहसंबद्ध बनाता है। क्वांटम प्रोसेसर टाइप लॉजिक गेट का उपयोग कर सकते हैं। टी एन Hadamard गेट, उदाहरण के लिए, आदर्श का एक superposition राज्य में qubit डालता है। superposition और उलझाव चतुराई से तैनात क्वांटम द्वार, कि उप परमाणु गणना की क्षमता प्रकट करने के लिए शुरू के साथ संयुक्त है। 2 qubit 4 राज्यों के अध्ययन की अनुमति देते हैं: 00, 01, 10 और 11 के क्वांटम प्रोसेसर जैसे के आपरेशन सिद्धांत तर्क आपरेशन के निष्पादन के लिए यह संभव सभी पदों के साथ एक ही बार में काम करने के लिए बनाता है। और उपलब्ध राज्यों की संख्या qubits की संख्या की शक्ति के लिए 2 है। इसलिए, यदि आप एक 50-qubit सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए, यह सैद्धांतिक रूप से संभव एक साथ सभी 1,125 क्वाड्रिलियन संयोजनों की जांच करने के लिए है।

Kudity

रूस में क्वांटम प्रोसेसर थोड़ा अलग तरह से देखते हैं। MIPT और रूसी क्वांटम केंद्र से वैज्ञानिकों "kudity" विभिन्न "ऊर्जा" के स्तर के साथ कई "आभासी" qubits का प्रतिनिधित्व करने के लिए बनाया।

आयाम

टाइप क्वांटम प्रोसेसर लाभ यह है कि क्वांटम यांत्रिकी आयाम पर आधारित है। संभावना amplitudes समान हैं, लेकिन वे भी नकारात्मक हो सकता है, और जटिल संख्या। इसलिए, यदि आप एक घटना की संभावना गणना करना चाहते हैं, तो आप सभी प्रकार के उनके विकास के लिए विकल्पों के आयाम का जोड़ सकते हैं। क्वांटम कंप्यूटिंग के विचार सेटअप करने के लिए प्रयास करने के लिए है हस्तक्षेप के स्वरूप इतना है कि गलत जवाब के लिए तरीके से कुछ एक सकारात्मक आयाम था, और कुछ - एक नकारात्मक है, इसलिए वे एक दूसरे को रद्द होगा। एक रास्ता सही जवाब के लिए अग्रणी आयाम जो एक दूसरे के साथ चरण में होते हैं होगा। चाल है कि आप पहले से जानते हुए भी क्या जवाब सही है बिना, सब कुछ व्यवस्थित करने की जरूरत है। सकारात्मक और नकारात्मक आयाम के बीच हस्तक्षेप की क्षमता के साथ संयोजन में तो घातीय क्वांटम राज्यों गणना के इस प्रकार के एक फायदा है।

शोर एल्गोरिथ्म

कई कार्य है कि कंप्यूटर हल करने में असमर्थ है। एन्क्रिप्शन के रूप में इस तरह के। समस्या यह है कि यह इतना आसान एक 200 अंकों की संख्या के प्रधानमंत्री कारकों को खोजने के लिए नहीं है। यहां तक कि अगर लैपटॉप उत्कृष्ट सॉफ्टवेयर के साथ चल रहा है, तो आप वर्ष जवाब खोजने के लिए के लिए इंतजार करना पड़ सकता है। इसलिए, क्वांटम कंप्यूटिंग में एक और मील का पत्थर एक एल्गोरिथ्म पीटर शोर द्वारा 1994 में प्रकाशित हो गया है, अब एमआईटी में गणित के प्रोफेसर है। उनकी विधि के एक क्वांटम कंप्यूटर है, जो अभी तक अस्तित्व में नहीं था का उपयोग करके एक बड़ी संख्या के कारकों मिल रहा है। वास्तव में, एल्गोरिथ्म ऑपरेशन है, जो सही जवाब के साथ क्षेत्र से संकेत मिलता है प्रदर्शन करती है। अगले वर्ष, शोर क्वांटम त्रुटि सुधार करने की एक विधि की खोज की। फिर, कई एहसास हो गया है कि यह है - गणना की एक वैकल्पिक पद्धति है, जो कुछ मामलों में अधिक शक्तिशाली हो सकता है। तब भौतिकविदों से ब्याज की वृद्धि उन दोनों के बीच qubits और लॉजिक गेट बनाने के लिए पीछा किया। और अब, दो दशक बाद, मानवता एक पूर्ण क्वांटम कंप्यूटर बनाने की कगार पर है।

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