De siste tiårene utviklet datamaskiner veldig raskt. Faktisk, på minnet om en generasjon, gikk de fra store slanger og okkuperte store rom til miniatyrtabletter. Minne og fart økte raskt. Men øyeblikket kom da oppgaver dukket opp som var utenfor kraften til moderne supermakt moderne datamaskiner.
Hva er en kvantecomputer?
Fremveksten av nye oppgaver som er utenfor kontrollen med vanlige datamaskiner, har tvunget til å lete etter nye muligheter. Og som et alternativ til konvensjonelle datamaskiner, oppstod kvantum. En kvantecomputer er en datateknikk, grunnlaget for handlingen, som er basert på kvantemekanikkens elementer. De viktigste bestemmelsene i kvantemekanikken ble formulert i begynnelsen av forrige århundre. Dens utseende tillot å løse mange fysikkproblemer som ikke fant en løsning i klassisk fysikk.
Selv om teorien om quanta allerede teller andre århundre, er det fortsatt forståelig bare for en smal sirkel av spesialister. Men det er reelle resultater av kvantemekanikk, som vi allerede er vant til - laserteknologi, tomografi. Og i slutten av forrige århundre ble kvantumberegningsteorien utviklet av den sovjetiske fysikeren Yu. Manin. Fem år senere avslørte David Deutsch ideen om en kvantemaskin.
Er det en kvantecomputer?
Men utførelsen av ideer var ikke så enkel. Periodisk er det rapporter om at en annen kvantecomputer er opprettet. Utviklingen av slik datateknologi er arbeidet av gigantene innen informasjonsteknologi:
- D-Wave er et selskap fra Canada, som var den første som lanserte produksjonen av operative kvante datamaskiner. Ikke desto mindre diskuterer spesialister om disse datamaskinene egentlig er kvante datamaskiner og hvilke fordeler de gir.
- IBM - opprettet en kvantecomputer, og åpnet den for Internett-brukere for eksperimenter med kvantalgoritmer. I 2025 planlegger selskapet å skape en modell som er i stand til å løse allerede praktiske problemer.
- Google - annonserte utgivelsen i år av en datamaskin som er i stand til å bevise overlegenhet av kvante datamaskiner på konvensjonelle datamaskiner.
- I mai 2017 sa kinesiske forskere i Shanghai at den kraftigste kvantecomputeren i verden ble opprettet, og overgikk analogene i frekvensen av signalbehandling med 24 ganger.
- I juli 2017 ble det på Moskva-konferansen om Quantum Technologies annonsert at en 51-kvarts kvantecomputer ble opprettet.
Hva er forskjellen mellom en kvantecomputer og en vanlig datamaskin?
Den grunnleggende forskjellen i en kvantecomputer i tilnærmingen til beregningsprosessen.
- I en konvensjonell prosessor er alle beregninger basert på biter som eksisterer i to tilstander 1 eller 0. Dvs. alt arbeidet er redusert for å analysere en stor mengde data for overholdelse av spesifiserte forhold. Kvantecomputeren er basert på qubits (kvantbiter). Deres funksjon er evnen til å være i staten 1, 0, og også samtidig 1 og 0.
- Mulighetene til en kvantecomputer er betydelig økt, siden det ikke er behov for å søke etter det riktige svaret mellom settet. I dette tilfellet velges svaret fra de allerede tilgjengelige varianter med en viss korrespondanse.
Hva er en kvantecomputer for?
Prinsippet om en kvantecomputer, bygget på valg av en løsning med tilstrekkelig sannsynlighet og muligheten til å finne en slik løsning mange ganger raskere enn moderne datamaskiner, bestemmer formålet med bruken. Først og fremst bekymrer fremveksten av denne typen datateknologi kryptografer. Dette skyldes muligheten til en kvantecomputer til enkelt å beregne passord. Så, den kraftigste kvantecomputeren, opprettet av russisk-amerikanske forskere, er i stand til å skaffe nøkler til eksisterende krypteringssystemer.
Det er også flere nyttige anvendte oppgaver for kvante datamaskiner, de er knyttet til oppførselen til elementære partikler, genetikk, helsevesen, finansmarkeder, beskyttelse av nettverk fra virus, kunstig intelligens og mange andre som vanlige datamaskiner ikke kan løse.
Hvordan arrangeres en kvantecomputer?
Konstruksjonen av en kvantecomputer er basert på bruk av qubits. Som fysisk ytelse av qubits som for tiden brukes:
- Ringer av superledere med hoppere, med en flerdirektuell strøm;
- individuelle atomer, under påvirkning av laserstråler;
- ioner;
- fotoner;
- Varianter av bruken av nanokrystaller av halvledere utvikles.
Quantum-datamaskin - operasjonsprinsippet
Hvis det er sikkerhet med en klassisk datamaskin i arbeidet, er spørsmålet om hvordan en kvantecomputer fungerer, vanskelig å svare på. Beskrivelsen av driften av en kvantecomputer er basert på to uforståelige uttrykk:
- Prinsippet med superposisjon er et spørsmål om qubits som er i stand til å være samtidig i stillinger 1 og 0. Dette gjør at flere beregninger kan utføres samtidig, i stedet for å sortere ut alternativer, noe som gir en stor gevinst i tid;
- quantum entanglement er et fenomen som er notert av A. Einstein, som er sammenkoblingen av to partikler. I enkle ord, hvis en av partiklene har en positiv helicitet, tar den andre umiddelbart en positiv helicitet. Dette forholdet oppstår uavhengig av avstanden.
Hvem fant ut kvantecomputeren?
Grunnmekanikkens grunnlag ble uttalt i begynnelsen av forrige århundre som en hypotese. Dens utvikling er forbundet med slike strålende fysikere som Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. I 1980 foreslo Antonov ideen om muligheten for kvantberegning. Og et år senere modellerte Richard Feyneman i teorien den første kvantecomputeren.
Nå etableringen av kvante datamaskiner i utviklingsstadiet og enda vanskelig å forestille seg hva en kvantecomputer kan gjøre. Men det er helt klart at mastering denne retningen vil bringe folk mange nye funn i alle vitenskapsområder, vil tillate oss å se på mikro- og makroverdenen for å lære mer om sinnets natur, genetikk.