«Քվանտային համակարգիչ»–ի խմբագրումների տարբերություն
No edit summary |
No edit summary |
||
Տող 112. | Տող 112. | ||
2018 թվականի հունվարին [[Intel]] ընկերության կատարողական տնօրեն Բրայան Կրժանիչը տեղեկացնում է գերհաղորդական քվանտային չիփի ստեղծման մասին, որը նախատեսված էր որ պետք է ունենար 49 կուբիթ և պետք է կրեր «Tangle Lake» անունը: Նրա ենթադրություններով, քվանտային համակարգիչները կօգնեն դեղորայքների մշակման, ֆինանսական մոդելավորման և եղանակի տեսության հարցերում: Intel-ը աշխատում է քվանտային համակարգիչների մշակմամբ երկու ուղղվածությամբ. գերհաղորդիչների միջոցով սարքերի և «ետնային կուբիթերով» կայքարային չիպերի ստեղծման ուղիներով<ref>[https://3dnews.ru/963834 CES 2018: Intel продвинулась в квантовых и нейроморфных вычислениях], 3dnews.ru, 9 января 2018 года.</ref><ref>[https://newsroom.intel.com/news/intel-advances-quantum-neuromorphic-computing-research/ 2018 CES: Intel Advances Quantum and Neuromorphic Computing Research], сайт [[Intel]], 8 января 2018 года.</ref>: |
2018 թվականի հունվարին [[Intel]] ընկերության կատարողական տնօրեն Բրայան Կրժանիչը տեղեկացնում է գերհաղորդական քվանտային չիփի ստեղծման մասին, որը նախատեսված էր որ պետք է ունենար 49 կուբիթ և պետք է կրեր «Tangle Lake» անունը: Նրա ենթադրություններով, քվանտային համակարգիչները կօգնեն դեղորայքների մշակման, ֆինանսական մոդելավորման և եղանակի տեսության հարցերում: Intel-ը աշխատում է քվանտային համակարգիչների մշակմամբ երկու ուղղվածությամբ. գերհաղորդիչների միջոցով սարքերի և «ետնային կուբիթերով» կայքարային չիպերի ստեղծման ուղիներով<ref>[https://3dnews.ru/963834 CES 2018: Intel продвинулась в квантовых и нейроморфных вычислениях], 3dnews.ru, 9 января 2018 года.</ref><ref>[https://newsroom.intel.com/news/intel-advances-quantum-neuromorphic-computing-research/ 2018 CES: Intel Advances Quantum and Neuromorphic Computing Research], сайт [[Intel]], 8 января 2018 года.</ref>: |
||
2018 թվականի մարտին [[Google]] ընկերությունը հայտարարում է, որ իրենց հաջողվել է կառուցել 72 կուբիթային Bristlecone քվանտային պրոցեսսորը, որը հաշվումներում ունի սխալների շատ ցածր ցուցանիշ: Ընկերությունը չի ներկայացնում սարքավորման գլխավոր բնութագրիչները, սակայն հաստատում է, որ այն թույլ է տալիս հասնել քվանտային կատարելության: |
2018 թվականի մարտին [[Google]] ընկերությունը հայտարարում է, որ իրենց հաջողվել է կառուցել 72 կուբիթային Bristlecone քվանտային պրոցեսսորը, որը հաշվումներում ունի սխալների շատ ցածր ցուցանիշ: Ընկերությունը չի ներկայացնում սարքավորման գլխավոր բնութագրիչները, սակայն հաստատում է, որ այն թույլ է տալիս հասնել քվանտային կատարելության: Համաձայն Google ընկերության փորձագետների հայտարարությունը, այն բանի համար, որ քվանտային համակարգիչը լուծի այնպիսի խնդիրներ, ինչպիսիք չի լուծում դասական համակարգիչը անհրաժեշտ է հետևել հետևյալ պայմաններին. համակարգիչը պետք է բաղկացած լինի ամենաքիչը 49 կուբիթներից, խորությունը պետք է գերազանցի 40 կուբիթը, իսկ սծալվելու հավանականությունը երկկուբիթային տրամաբանական տարրում պետք է կազմի ոչ ավելիn քան 0,5 %: Համակարգչի ստեղծման համար այս պահանջները կատարվում էին, բացառությամբ սխալների տոկոսային հարաբերակցությանը վերաբերող պայմանին (այն կազմում էր 0,6 %)<ref>[https://nplus1.ru/news/2018/03/06/google-72-qubit Google построил 72-кубитный квантовый компьютер], N+1, 5 марта 2018 г.</ref><ref>[https://research.googleblog.com/2018/03/a-preview-of-bristlecone-googles-new.html A Preview of Bristlecone, Google’s New Quantum Processor], Блог Google Research Blog, 5 марта 2018 года.</ref>: |
||
=== D-Wave ադիաբատիկ համակարգիչներ === |
=== D-Wave ադիաբատիկ համակարգիչներ === |
15:40, 3 փետրվարի 2019-ի տարբերակ
Քվանտային համակարգիչ, հաշվողական սարք, որն օգտագործում է քվանտային մեխանիկայի վիճակները (քվանտային վերադրում, քվանտային խճճվածություն) տվյալների փոխանցման և մշակման համար: Քվանտային համակարգիչը (ի տարբերություն սովորականի) գործում է ոչ թե բիթերով (որոնք հնարավորություն ունեն ընդունել 0 կամ 1 արժեք), այլ կուբիթերով, որոնք միաժամանակ ընդունում են և 0 և 1 արժեքներ: Արդյունքում հնարավոր է դառնում մշակել բոլոր հնարավոր վիճակները միաժամանակ, ինչի շնորհիվ քվանտային համակարգիչը սովորական համակարգիչների հետ համեմատած ահռելի առավելություն է ստանում ալգորիթմների շարքում[1]:
Լիարժեք ունիվերսալ քվանտային համակարգիչը համարվում է դեռևս հիպոթետիկ սարքավորում, որի կառուցման հնարավորությունը մեծամասամբ կապված է քվանտային տեսության լուրջ զարգացման հետ՝ մի շարք մասնիկների և դժվար գիտական փորձերի շրջանում. տվյալ բնագավառում կատարվելիք մշակումները կապված են ժամանակակից ֆիզիկայի նորագույն հայտնագործությունների և ձեռքբերումների հետ: 2010-ական թվականների միջնամասում գործնականորեն իրականացվում էին միայն եզակի փորձարարական համակարգեր, որոնք օգտագործում էին ալգորիթմների սահմանումը ոչ մեծ դժվարությամբ:
Տվյալ համակարգիչների համար գործնականապես առաջին բարձրորակ ծրագրավորման լեզուն է հանդիսանում Quipper լեզուն, որը ստեղծվել է Haskell ծրագրավորման լեզվի հիման վրա[2]:
Ներածում
Քվանտային համակարգիչներ ստեղծելու միտքը տրվել է 1980 թվականին Յուրի Մանինի կողմից[3]:
Քվանտային համակարգիչի առաջին մոդելը ներկայացվել է Ռիչարդ Ֆեյմանի կողմից 1981 թվականին[4]: Շուտով Փոլ Բենիոֆը տեսականորեն նկարագրում է այսպիսի համակարգիչ ստեղծելու հիմքերը[5]:
Ինչպես նաև քվանտային համակարգչի ըմբռնումը 1983 թվականին առաջարկում է Սթիվեն Վիզները իր հոդվածում, որը նա փորձել էր հրապարակել շուրջ տաս տարի մինչև այս[6][7]:
Քվանտային համակարգչում անհրաժեշտությունը առաջանում է այն ժամանակ, երբ մենք փորձում ենք ֆիզիկայի մեթոդներով հետազոտել բարդ բազմամաս համակարգերը նման կենսաբանականին: Նման համակարգերի քվանտային վիճակների տարածությունները աճում են ինչպես իրական մասերից բաղկացած թվի աստիճանացույցը, որի պահվածքը դասական համակարգիչների դեպքում անհնար է մոդելավորել արդեն դեպքում: Այդ իսկ պատճառով Վիզները և Ֆեյնմանը առաջարկում են ստեղծել քվանտային համակարգիչ:
Քվանտային համակարգիչը օգտագործվում է ոչ սովորական ալգորիթմների հաշվարկման համար, իսկ քվանտային բնության գործընթացները, այսպես կոչված քվանտային ալգորիթմներում, օգտագործվում են քվանտոմեխանիկական էֆեկտներ, ինչպիսիք են՝ քվանտային զուգահեռությունը և քվանտային խճճվածությունը:
Եթե դասական պրոցեսորը յուրաքանչյուր պահի կարող է գտնվել վիճակներից որևէ մեկում, ապա քվանտային պրոցեսորը յուրաքանչյուր պահի կարող է գտնվել միաժամանակ բոլոր այս բազիսային վիճակներում, ընդ որում վիճակում քվանտային պրոցեսորը ունի հնարավորություն հանդես գալու իր կոմպլեքսային ամպլիտուդայով: Այս քվանտային վիճակը կոչվում է տվյալների դասական վիճակների «քվանտային վերադրում» և ներկայացվում է այսպես.
Բազիսային վիճակները կարող են ունենալ ավելի դժվար տեսք: Այդ ժամանակ քվանտային վերադրումը կարելի է նկարազարդել, օրինակ այսպես. «Պատկերացրեք ատոմ, որը կարող էր ենթարկվել ռադիոակտիվ քայքայման ժամանակի որոշակի պահի: Կամ էլ չենթարկվել: Մենք կարող ենք մտածցել, որ ատոմը ունի ընդամները երկու հնարավոր տարբերակ. "քայքայում" և "չքայքայում", սակայն քվանտային մեխանիկայում ատոմը կարող է ունենալ այսպես կոչված միավորված վիճակ՝ "քայքայաչքայքայման", ավելի կոնկրետ ոչ մեկը ոչ էլ մյուսը, այլ ինչ-որ բան որը միավորում է երկու վիճակները: Հենց այս վիճակը կոչվում է "վերադրում"»[8]:
Քվանտային վիճակը կարող է փոխվել ժամանակի ընթացքում երկու տարբեր սկզբունքային ճանապարհներով.
- Միավորված քվանտային գործողություն (քվանտային կափույր, անգլ.՝ quantum gate), հետագայում ուղղակի գործողություն:
- Չափում (հսկողություն):
Եթե դասական վիճակում կա քվանտային կետերի էլեկտրոնների խմբի տարածական դիրք, որը կառավարվում է արտաքին դաշտում, ապա միավորիչ գործողությունը հանդիսանում է Շրյոդինգերի հավասարման լուծումը:
Չափումը պատահական մեծություն է, որը ընդունում է արժեքներ համապատասխանաբար հավանականությամբ: Սրանում է կայանում Բորնի քվանտամեխանիկական կանոնը: Չափումը քվանտային վիճակի վերաբերյալ տեղեկություն ստանալու միակ հնարավորությունն է, քանի որ արժեքը մեր համար անմիջականորեն անմատչելի է: Քվանտային վիճակի չափումը չի կարող վերացված լինել շրյոդինգերովյան միավորման էվոլյուցիայի արդյունքում, քանի որ ի տարբերություն վերջինիս այն անշրջելի է: Չափման արդյունքում տեղի է ունենում այսպես կոչված ալիքային ֆունկցիայի կոլապս՝ , որի ֆիզիկական բնութագրումը վերջնականորեն պարզ չէ: Ինքնաբերական վնասաբեր չափումները հաշվարկների արդյունքում հանգեցնում են դեկոգերենտության, ինչը միավորիչ էվոլյուցիայի թեքումն է, որն էլ համարվում է քվանտային համակարգչի ստեղծման գլխավոր արգելքը (տես. քվանտային համակարգիչների ֆիզիկական իրականացում):
Քվանտային զուգահեռություն հասկացության պարունակությունը հաշվարկների մեջ կարող է մեկնաբանվել հետևյալ կերպ. «Հաշվումների գործընթացում տեղ գտած տվյալները իրենցից քվանտային տեղեկություններ են ներկայացնում, որոնք ձևավորում են գործընթացի ավարտին, քվանտային ռեգիստրի վերջնական վիճակում՝ չափման դասական եղանակով: Շահումը քվանտային ալգորիթմներում աճում է այն բանի հաշվին, որ մեկ քվանտային գործողության կիրառման դեպքում ձևավորվում են մի շարք քվանտային վիճակների վերադրման գործակիցներ, որոնք վիրտուալ տեսքով պարունակում են միաժամանակ ձևավորվող դասական ինֆորմացիա»[9]:
Տեսություն
Կուբիթեր
Քվանտային հաշվումների միտքը կայանում է նրոնաում, որ քվանտային համակարգը L երկմակարդակ քվանտային տարերից (քվանտային բիթ, կուբիթ) ունի 2L գծային անկախ կարգավիճակ, այսինքն քվանտային վերադրման սկզբունքի հետևանքով այդպիսի քվանտային ռեգիստրի վիճակի տարածությունը հանդիսանում է 2L-ային հիլբերտյան տարածություն: Քվանտային հաշվումներում կատարվող գործողությունները համապատասխանում են տվյալ տարածությունում ռեգիստրի վիճակի վեկտորի շրջմանը: Այդպիսով L կուբիթ չափային քվանտային հաշվումային սարքը փաստացի գործում է միաժամանակ նաև, որպես 2L դասական վիճակ:
Ֆիզիկական համակարգերը, որոնք իրականացնում են կուբիթները կարող են լինել ցանկացած առարկաներ, որոնք ունեն երկու քվանտային վիճակ. պրոտոնների բևեռացման վիճակը, ատոմների կամ իոնների մեկուսացած էլեկտրոնային վիճակը, ատոմների միջուկների սպինային վիճակ և այլն:
Հաշվում
Հաշվման պարզեցված սխեման քվանտային համակարգչում ունի հետևյալ տեսքը. վերցվում է կուբիթների համակարգը, որի վրա գրվում է սկզբնական վիճակը: Հետո համակարգի վիճակը կամ նրա ենթահամակարգը փոփոխվում է միավորիչ փոխակերպումների միջնորդությամբ, որոնք կատարում են դրա նման կամ այլ տրամաբանական գործողություններ: Վերջում չափվում է արժեքը և դա համակարգչի աշխատանքի արդյունքն է: Դասական համակարգչի հաղորդալարերի դերը կատարում են կուբիթները, իսկ դասական համակարգիչների տրամաբանական բլոկների դերը կատարում է ունիտար փոխարկումը: Նման քվանտային պրոցեսսորների կոնցեպցիան և քվանտային տրամաբանական կափույրները առաջարկվել են 1989 թվականին Դևիդ Դոյչի կողմից: Նաև 1995 թվականին Դևիդ Դոյչը գտնում է ունիվերսալ տրամաբանական բլոկ, որի օգնությամբ հնարավոր է դառնում կատարել ցանկացած քվանտային հաշվարկ:
Պարզվում է, որ ցանկացած հաշվման կառուցման համար բավական է երկու բազային գործողություն: Քվանտային համակարգը տալիս է արդյունք, միայն ճշգրտության մի որոշ հավանականությամբ: Սակայն գործողությունների փոքր ավելացման հաշվին ալգորիթմում հնարավոր է մոտեցնել ճիշտ պատասխան ստանալու հավանականությունը մեկի:
Բազային քվանտային գործողությունների օգնությամբ հնարավոր է սովորական տրամաբանական տարրերի աշխատանքը կեղծել, ինչից էլ, որ պատրաստված են սովորական համակարգիչները: Այդ իսկ պատճառով ցանկացած խնդիր, որը լուծված է այժմ յուրաքանչյուր քվանտային համակարգիչ կլուծի համարյա նույն ժամանակահատվածում[10]:
Ժամանակակից ԷԲՄ-ների մեծամասնությունը աշխատում է նույն սխեմայով. հիշողության n բիթը պահպանում է վիճակը և ժամանակի յուրաքանչյուր տակտը փոփոխվում է պրոցեսսորի կողմից: Քվանտային դեպքում համակարգը n կուբիթներից գտնվում է այն վիճակում, որը հանդիսանում է բոլոր բազային վիճակների վերադումը, այդ իսկ պատճառով համակարգի փոփոխումը վերաբերում է բոլոր 2n բազային վիճակներին միաժամանակ: Տեսականորեն նոր համակարգը կարող է աշխատել դասականից բավականաչափ ավելի արագ: Գործնականորեն Գրովերի (քվանտային) ալգորիթմը տվյալների բազայում ցույց է տալիս հզորության քառակուսային աճը համեմատած դասական ալգորիթմների հետ:
Ալգորիթմներ
- Գրովերի ալգորիթմը թույլ է տալիս գտնել հավասարման լուծումը ժամանակում:
- Շորի ալգորիթմը թույլ է տալիս վերլուծել n բնական թիվը պարզ արտադիրչների log(n)-ից կախված պոլինոմիալ ժամանակում:
- Զալկի - Վիզների ալգորիթմը թույլ է տալիս մոդելավորել մասերի քվանտային համակարգի ունիտար էվոլյուցիան կուբիթի օգտագործման համարյա գծային ժամանակահատվածում:
- Դոյչի - Իոժի ալգորիթմը թույլ է տալիս մեկ հաշվարկի միջոցով պարզել հանդիսանում է արդյոք երկու փոփոխականներից բաղկացած f(n) ֆունկցիան անվերջ (f1(n) = 0, f2(n) = 1 անկախ n-ից) կամ «հավասարակշրռված» (f3(0) = 0, f3(1) = 1; f4(0) = 1, f4(1) = 0)
- Սայմոնի ալգորիթմը լուծում է սև արկղի խնդիրը աստիճանացուցորեն ավելի արագ, քան ցանկացած դասական ալգորիթմ այդ թվում նաև հավանական ալգորիթմ:
Ապացուցվել է, որ ոչ բոլոր ալգորիթմների համար է հնարավոր քվանտային արագացում: Բացի դրանից քվանտային արագացում ստանալու հավանականությունը կամայական դասական ալգորիթմի համար համարվում է մեծ հազվագյուտություն:
Քվանտային տելեպորտացիա
Տելեպորտացիայի ալգորիթմը իրագործում է կուբիթի մի վիճակի (կամ համակարգի) փոփոխումը մյուս վիճակին: Պարզագույն սխեմայում օգտագործվում է երեք կուբիթ. տելեպորտացվող կուբիթը և խճճված զույգը, որի մի կուբիթը գտնվում է լրիվ ուրիշ կողմում: Ալգորիթմի աշխատանքի արդյունքում աղբյուրի սկզբնական վիճակը խախտվում է, սա օրինակ է կլոնավորման անհնարինության ընդհանուր սկզբունքի համար, այսինքն սկզբնաղբյուրը չխախտելով քվանտային վիճակի ճիշտ կրկնօրինակ ստեղծելու հարցում: Չի ստացվի պատճենել սկզբնական վիճակը և տելեպորտացիան այդ գործողության փոխարինողն է:
Տելեպորտացիան թույլ է տալիս հաղորդել քվանտային վիճակը դասական կապի ալիքների միջոցով: Այսպիսով հնարավոր է դառնում, մասնավորապես ստանալ համակարգի կապային վիճակը, որը կազմված է ենթահամակարգերից, որոնք էլ ջնջված են մեծ տարածություններում:
Հնարավոր կիրառումներ
Գաղտնագրության հավելված
Շնորհիվ պարզ արտադրիչների վերլուծման բարձր արագության, քվանտային համակարգիչը թույլ է տալիս վերծանել հաղորդագրությունը, որը գրված է լայն կիրառություն ունեցող RSA-ի գաղտնագրական ալգորիթմով: Մինչև հիմա այդ ալգորիթմը համարվում է համեմատաբար վստահելի, քանի որ թվերի վերլուծումը պարզ արտադրիչների իրականացնող արդյունավետ եղանակ դեռևս դասական համակարգիչների դեպքում չկա: Դրա համար, օրինակ վարկային քարտի համար մուտք ստանալու համար հարյուր թվանշանի երկարություն ունենցող թիվը անհրաժեշտ է վերլուծել երկու պարզ արտադրիչի (անգամ գերհամակարգիչների համար այս աշխատանքը ավելի երկար ժամանակ կպահանջի, քան աշխարհի տարիքն է): Շնորհիվ Շորի քվանտային ալգորիթմի խնդիրը դառնում է մեծամասամբ իրականալի, իհարկե եթե քվանտային համակարգիչը ստեղծվի:
Քվանտային մեխանիկայի մտքերի կիրառման համար արդեն բացվել է նոր ժամանակաշրջան գաղտնագրության բնագավառում, քանի որ քվանտային գաղտնագրության մեթոդները նոր հնարավորություններն են տալիս հաղորդագրությունների փոխանցման ոլորտում[11]: Այս սեռի համակարգերի նախատիպերը գտնվում են մշակման փուլում[12]:
Արհեստական բանականության շրջանակներում տեղի ունեցած հետազոտություններ
Քվանտային համակարգիչները տեսության մեջ լավ համապատասխանում են մեքենայական ուսուցման կարիքներին: Նրանք մանիպուլյացիա է կատարում տվյալնների մեծ չափերի հետ մեկ փորձով և ունակ են մոդելավորել աստիճանացուցային չափի նեյրոնային ցանց[13]: 2013 թվականին Google ընկերությունը հայտարարում է քվանտային հետազոտություններ անցկացնող լաբարատորիայի բացման մասին, որը նպատակ ուներ արհեստական բանականության բնագավառում հետազոտություններ կատարել[14]: Volkswagen կոնցեռնը հետազոտություններ է անցկացնում քվանտային համակարգիչների կիրառման շրջանակներում՝ առանց վարորդների մեքենաներ և նոր տիպի մարտկոցների մշակման նպատակով (օգտագործվում են Google և D-Wave քվանտային համակարգիչները):
Մոլեկուլային մոդելավորում
Ենթադրվում է, որ քվանտային համակարգիչների օգնությամբ հնարավոր կդառնալ մոլեկուլային ճշգրիտ մոդելավորումը փոխազդեցություններում և քիմիական ռեակցիաներում: Քիմիական ռեակցիան իր տեսակի մեջ համարվում է քվանտային: Դասական համակարգիչներում հասանելի է միայն համեմատաբար պարզ մոլեկուլների վարքի հաշվումը[15]: Փորձագետների նախագուշակմամբ, քվանտային համակարգիչների շրջանակներում կատարվող մոդելավորումը բացում է նոր հեռանկարներ քիմիական բնագավառների զարգացման համար, մասնավորապես դեղորայքների ստեղծման ոլորտում[16]:
Քվանտային համակարգիչների ֆիզիկական իրականացում
Քվանտային համակարգիչների ստեղծումը իրական ֆիզիկական սարքի տեղքով համարվում է 21-րդ դարում ֆիզիկայի հիմնական մեծագույն խնդիրներից մեկը: 2018 թվականի սկզբի դրությամբ պատրաստված են միայն քվանտային համակարգչի սահմանափակ տարբերակներ (ամենամեծ հնարված քվանտային ռեգիստրները ունեն մի քանի տասնյակ շղթայված կուբիթներ[17][18][19]):
Ֆիզիկական իրականացման սկզբունքներ
Քվանտային համակարգչի գլխավոր տեխնոլոգիաներն են.
- Պնդամարմին քվանտային կետեր կիսահաղորդիչների վրա. որպես տրամաբանական կուբիթ օգտագործվում է կամ լիցքային վիճակը (էլեկտրոնի առկայությունը կամ բացակայությունը որոշ հատվածներում) կամ էլեկտրոնային ուղղվածությունը և/կամ տվյալ քվանտային կետում միջուկային թիկունքը: Կառավարումը իրականացվում է արտաքին պոտենցիալների և լազերային իմպուլսների միջոցով:
- Գերհաղորդական տարրեր (ջոզեֆսոնյան անցումներ, ՍՔՈՒԻԴ-ներ և այլն). որպես տրամաբանական կուբիթ օգտագործում է կուպերյան զույգի բացակայությունը կամ առկայությունը որոշ տարածական շրջանակներում: Կառավարում. արտաքին պոտենցիալ/մագնիսական հեղեղ:
- Պաուլի վակումային ծուղակների իոնները (կամ ատոմները օպտիկական ծուղակներում). որպես տրամաբական կուբիթ օգտագործվում է իոնում գտնվող արտաքին էլեկտրոնի հիմնական կամ գռգռված վիճակը: Կառավարում. դասական լազերային իմպուլսների ծուղակի միջով կամ ուղղվածությունը անհատական իոնների վրա + իոնային անսամբլի տատանողական վիճակներ: Այս սխեման առաջարկվել է 1994 թվականին Պետեր Ցոլլերի և Խուան Իգնասիո Սիրակի կողմից[20][21]:
- Խառը տեխնոլոգիաներ. նախապես պատրաստված ֆոտոնների խճճված վիճակների օգտագործումը ատոմային անսամբլների կառավարման համար կամ որպես դասական հաշվողական ցանցերի կառավարման տարրեր:
Քվանտային համակարգիչ ստեղծելու և կիրառման հետ կապված հիմնական խնդիրները.
- անհրաժեշտ է ապահովել չափման բարձր ճշգրտությունը.
- արտաքին ազդեցությունը (այդ թվում նաև ստացված արդյունքների փոխանցումը) կարող է վնասել քվանտային համակարգը կամ նրա մեջ աղավաղում մտցնի:
Կապակցված վիճակներում ինչքան շատ կուբիթներ են գտնվում, այդ ավելի կայուն է համարվում համակարգը: Քվանտային կատարելության հասնելու համար անհրաժեշտ է համակարգիչ որը կապվակված է տասնյակ կուբիթների հետ, աշխատում է կայուն և սխալների քչաթվությամբ: Հարցը նրանում է, թե մինչև ինչ աստիճանի է հնարավոր նման սարքի մասշտաբայնացումը (այսպես կոչված Մասշտաբայնեցման խնդիր): Այս խնդիրը համարվում է նոր զարգացում ապրող բազմաճյուղ քվանտային մեխանիկայի հետազոտությունների քննարկման առարկան: Կենտրոնական է այստեղ դեկոգերետության հարցը, որը մինչ այս անլուծելի է: Տարբեր մեկնաբանություններ կարելի է գտնել գրքերում[22][23][24]:
20-21-րդ դարերում մի շարք գիտական լաբարատորիաներում ստեղծվում են միակուբիթ քվանտային պրոցեսսորներ:
Փորձարարական օրինակներ
2001 թվականի վերջում IBM-ը հայտարարում է յոթ-կուբիթային քվանտային համակարգչի հաջողությամբ պսակված թեստավորման մասին, որը իրականացվում էր ՅԱՄՐ-ի օգնությամբ: Նրանում օգտագործվել էր Շորի ալգորիթմը և հաշվում էր կատարել 15 թվի արտադրիչների վերաբերյալ[25]:
2005 թվականին Պաշկինի գիտական խմբի կողմից և ճապոնացի փորձագետների օգնությամբ ստեղծվում է երկկուբիթային քվանտային պրոցեսսոր գերհաղորդական տարրերի միջոցով[26]:
2009 թվականի նոյեմբերին Ստանդարտների ազգային համալասարանի ֆիզիկոսների և տեխնոլոգների կողմից ԱՄՆ-ում առաջին անգամ հաջողվում է կառուցել ծրագրավորված քվանտային համակարգիչ, որը բաղկացած էր երկու կուբիթից[27]:
2012 թվականի փետրվարին IBM ընկերությունը հաղորդում է քվանտային հաշվումներում ֆիզիական իրականացման հարցում գերհաղորդական կուբիթների օգտագործմամբ զգալի առաջընթացի մասին, որը ընկերության նշմամբ թույլ է տալիս աշխատանքներ վարել քվանտային համակարգչի ստեղծման հարցում[28]:
2012 թվականի ապրիլին Հարավային Կալիֆոռնիայի համալսարանի, Դելֆտայի տեխնոլոգիական համալսարանի, Այովա նահանգի համալսարանի և Կալիֆորնիական համալսարանի հետազոտական խմբերին հաջողվում է ստեղծել երկկուբիթային քվանտային համակարգիչ ադամանդի և բյուրեղի խառնուրդի միջոցով: Համակարգիչը գործում է սենյակային ջերմաստճանում և տեսականորեն համարվում է մասշտաբայնացվող: Որպես երկու տրամաբանական կուբիթներ օգտագործվել են համապատասխանաբար էլեկտրոնի ուղղվածությունը և ազոտի միջուկը: Դեկոգերենտության հնարավոր ազդեցությունների պաշտպանվելու նպատակող մշակվել է մի ողջ համակարգ, որը կազմում է միկրոալիքային իմպուլսի հետազոտումը որոշ երկարությամբ և չափով: Այս համակարգչի օգնության իրականացվում է Գրովերի ալգորիթմը գերագանձման չորս տարբերակներով, ինչը հնարավորություն էր տալիս ստանալ ճիշտ պատասխանը առաջին փորձից 95 % հավանականությամբ[29][30]:
2017 թվականի հուլիսին ֆիզիկոսների խումբը Ռուսական քվանտային կենտրոնի համահիմնադիր և Հարվարդի համալսարանի պրոֆեսսոր Միխայիլ Լուկինի գլխավորությամբ՝ ստեղծում է 51 կուբիթային ծրագրավորված քվանտային սիմուլյատոր[31]: Սա հանդիսանում է ներկայումս ամենաբարդ համակարգը տվյալ ոլորտում: Հեղինակները սիմուլյատորի աշխատունակության պարզման համար անցկացրել էր բարդ համակարգի մոդելավորում, որը բաղկացած է մի շարք մասերից: Սա հնարավորություն է տվել ֆիզիկոսներին նախագուշակել մի շարք նախկինում անհայտ էֆֆեկտներ[32]: Հենց նույն ժամանակաշրջանում Քրիստոֆեր Մոնրոյի գլխավորության տակ մեկ այլ գիտական խումբ Մերիլենդի համալսարանից, ստեղծում է 53 կուբիթային քվանտային սիմուլյատոր, որը հիմնված էր օպտիկական ծուղակի իոնային համակարգի վրա[33][34]: Այնուամենայնիվ այս երկու համակարգերը չեն հանդիսանում ունիվերսալ համակարգիչ և ստեղծված են միայն որոշ խնդիրներ լուծելու նպատակով[35][33]:
2017 թվականի նոյեմբերին IBM ընկերության գիտնականները հաջողությամբ ստեղծում և փորձարկում են 50 քվանտային պարպումներից բաղկացած պրոցեսսորի նախատիպը[36][37][38]:
2018 թվականի հունվարին Intel ընկերության կատարողական տնօրեն Բրայան Կրժանիչը տեղեկացնում է գերհաղորդական քվանտային չիփի ստեղծման մասին, որը նախատեսված էր որ պետք է ունենար 49 կուբիթ և պետք է կրեր «Tangle Lake» անունը: Նրա ենթադրություններով, քվանտային համակարգիչները կօգնեն դեղորայքների մշակման, ֆինանսական մոդելավորման և եղանակի տեսության հարցերում: Intel-ը աշխատում է քվանտային համակարգիչների մշակմամբ երկու ուղղվածությամբ. գերհաղորդիչների միջոցով սարքերի և «ետնային կուբիթերով» կայքարային չիպերի ստեղծման ուղիներով[39][40]:
2018 թվականի մարտին Google ընկերությունը հայտարարում է, որ իրենց հաջողվել է կառուցել 72 կուբիթային Bristlecone քվանտային պրոցեսսորը, որը հաշվումներում ունի սխալների շատ ցածր ցուցանիշ: Ընկերությունը չի ներկայացնում սարքավորման գլխավոր բնութագրիչները, սակայն հաստատում է, որ այն թույլ է տալիս հասնել քվանտային կատարելության: Համաձայն Google ընկերության փորձագետների հայտարարությունը, այն բանի համար, որ քվանտային համակարգիչը լուծի այնպիսի խնդիրներ, ինչպիսիք չի լուծում դասական համակարգիչը անհրաժեշտ է հետևել հետևյալ պայմաններին. համակարգիչը պետք է բաղկացած լինի ամենաքիչը 49 կուբիթներից, խորությունը պետք է գերազանցի 40 կուբիթը, իսկ սծալվելու հավանականությունը երկկուբիթային տրամաբանական տարրում պետք է կազմի ոչ ավելիn քան 0,5 %: Համակարգչի ստեղծման համար այս պահանջները կատարվում էին, բացառությամբ սխալների տոկոսային հարաբերակցությանը վերաբերող պայմանին (այն կազմում էր 0,6 %)[41][42]:
D-Wave ադիաբատիկ համակարգիչներ
D-Wave Systems կանադական ընկերությունը 2007 թվականից զբաղվում է տարատեսակ քվանտային համակարգիչների ստեղծմամբ. 16 կուբիթայիններից մինչև 2000 կուբիթային: D-Wave համակարգիչները նախատեսված են խնդիրների մի նեղ շրջանակների լուծման համար: Որոշ հետազոտողներ արտահայտել են իրենց կասկածները կապված այն բանի հետ, որ համակարգչային ընկերությունում իսկապես ապահովվում է զգալի քվանտային արագացումը, սակայն D-Wave համակարգիչները (որոնց գները տատանվում է 10-15 մլն դոլլարի շուրջ) գնվում էին Google, Lockheed Martin և Temporal Defense Systems ընկերությունների կողմից, ինչպես նաև Լոս-Ալամոսյան ազգային լաբարատորիայում գտնվող NASA-ի գործակալության կողմից[43][44]:
2015 թվականի դեկտեմբերին Google ընկերության փորձագետները հաստատում են, որ համաձայն իրենց հետազոտությունների D-Wave համակարգիչներում կիրառվում են քվանտային էֆֆեկտներ: Բացի դրանից 1000 կուբիթային համակարգչում կուբիթները տեղաբաշխված են կուբիթային խմբերով, որոնցից յուրաքանչյուրը իր մեջ պարունակում է 8 կուբիթ, ինչի միջոցով ստացվել էր հնարավորություն ալգորիթմներից մեկում 100 մլն անգամ ավելի լուծել խնդիրը, քան լուծվում էր դասական համակարգիչների դեպքում[45]:
Ծանոթագրություններ
- ↑ Александр Ершов Квантовое превосходство // Популярная механика. — 2018. — № 5. — С. 54-59.
- ↑ «New language helps quantum coders build killer apps». New Scientist. 2014-07-05. Վերցված է 2014-07-20-ին.
{{cite web}}
: Unknown parameter|автор=
ignored (օգնություն) - ↑ Ю. И. Манин Вычислимое и невычислимое. — М.: Сов. радио, 1980. — С. 15.
- ↑ Feynman, R.P. Simulating physics with computers // International Journal of Theoretical Physics. — 1982. — V. 21. — Number 6. — P. 467—488. Статья представляет собой текст доклада на конференции в MIT 1981 года.
- ↑ P. Benioff (1982). «Quantum mechanical hamiltonian models of turing machines». Journal of Statistical Physics. 29 (3): 515–546. Bibcode:1982JSP....29..515B. doi:10.1007/BF01342185.
- ↑ S. Weisner (1983). «Conjugate coding». Association for Computing Machinery, Special Interest Group in Algorithms and Computation Theory. 15: 78–88.
- ↑ A. Zelinger, Dance of the Photons: From Einstein to Quantum Teleportation, Farrar, Straus & Giroux, New York, 2010, pp. 189, 192, ISBN 0-374-23966-5
- ↑ Leah Henderson and Vlatko Vedral, Quantum entanglement // Centre for Quantum Information and Foundations, Cambridge.
- ↑ Холево, А. Квантовая информатика: прошлое, настоящее, будущее // В мире науки. — июль 2008. — № 7
- ↑ Google купил квантовый компьютер D-Wave для лаборатории искусственного разума
- ↑ Валиев, К. А. Квантовая информатика: компьютеры, связь и криптография // Вестник российской академии наук. — 2000. — Том 70. — № 8. — С. 688—695
- ↑ Созданы прототипы квантовых компьютеров // lenta.ru
- ↑ Первостепенная задача квантовых компьютеров – усиление искусственного интеллекта, geektimes.ru, 4 марта 2018 года.
- ↑ Google создаст искусственный интеллект на квантовом компьютере
- ↑ Шесть примеров, когда квантовые компьютеры нам очень помогут, hi-news.ru, 4 Июля 2017 г.
- ↑ Артём Коржиманов: «Итоги 2017 года в физике»
- ↑ «14 quantum bits: Physicists go beyond the limits of what is currently possible in quantum computation» (անգլերեն). University of Innsbruck, Phys.org. Apr 01, 2011. Վերցված է 2015-06-28-ին.
- ↑ Lisa Zyga (Nov 28, 2014). «New largest number factored on a quantum device is 56,153» (անգլերեն). Phys.org. Վերցված է 2015-06-28-ին.
- ↑ Google создала 72-кубитный квантовый компьютер
- ↑ J. I. Cirac, P. Zoller Quantum Computations with Cold Trapped Ions // Physical Review Letters. — 1995-05-15. — В. 20. — Т. 74. — С. 4091–4094. —
- ↑ Ferdinand Schmidt-Kaler, Hartmut Haeffner, Mark Riebe, Stephan Gulde, Gavin P T Lancaster Realization of the Cirac-Zoller controlled-NOT quantum gate // Nature. — 2003-04-01. — Т. 422. — С. 408–11. —
- ↑ Р. Пенроуз, Путь к Реальности
- ↑ X.Бройер, Ф.Петруччионе. Теория открытых квантовых систем Արխիվացված է Դեկտեմբեր 15, 2013 Wayback Machine-ի միջոցով:
- ↑ Ю. И. Ожигов. Конструктивная физика Արխիվացված է Սեպտեմբեր 2, 2013 Wayback Machine-ի միջոցով: // rcd.ru
- ↑ «Biggest quantum computer to date» (անգլերեն). Geek.com. Dec. 24, 2001. Վերցված է 2015-06-28-ին.
- ↑ http://dml.riken.jp/pub/nori/pdf/PhysicaC_426_1552_Coherent_manipulations.pdf(չաշխատող հղում)
- ↑ First universal programmable quantum computer unveiled
- ↑ IBM сообщает об успехах в создании квантового компьютера // oszone.net
- ↑ Дефекты кристаллической решетки алмаза позволили создать «блистающий» квантовый компьютер
- ↑ Quantum computer built inside diamond — article with reference to the original work in Nature
- ↑ Hannes Bernien, Sylvain Schwartz, Alexander Keesling, Harry Levine, Ahmed Omran Probing many-body dynamics on a 51-atom quantum simulator (En) // Nature. — 2017/11. — В. 7682. — Т. 551. — С. 579–584. — ISSN 1476-4687. — —
- ↑ Владимир Королев. «Российско-американские физики создали рекордно сложный 51-кубитный квантовый компьютер». nplus1.ru. Վերցված է 2017-07-15-ին.
- ↑ 33,0 33,1 J. Zhang, G. Pagano, P. W. Hess, A. Kyprianidis, P. Becker Observation of a many-body dynamical phase transition with a 53-qubit quantum simulator (En) // Nature. — 2017/11. — В. 7682. — Т. 551. — С. 601–604. — ISSN 1476-4687. — —
- ↑ Владимир Королев. «Физики создали рекордно сложный 53-кубитный квантовый вычислитель». nplus1.ru. Վերցված է 2018-01-14-ին.
- ↑ «Quantum simulator with 51 qubits is largest ever». New Scientist (ամերիկյան անգլերեն). Վերցված է 2017-07-21-ին.
- ↑ https://www.ibm.com/blogs/research/2017/11/the-future-is-quantum/?
- ↑ https://www.technologyreview.com/s/609451/ibm-raises-the-bar-with-a-50-qubit-quantum-computer/
- ↑ «IBM создала мощнейший квантовый компьютер» (ռուսերեն). Корреспондент.net. 2017-11-12. Վերցված է 2017-11-13-ին.
- ↑ CES 2018: Intel продвинулась в квантовых и нейроморфных вычислениях, 3dnews.ru, 9 января 2018 года.
- ↑ 2018 CES: Intel Advances Quantum and Neuromorphic Computing Research, сайт Intel, 8 января 2018 года.
- ↑ Google построил 72-кубитный квантовый компьютер, N+1, 5 марта 2018 г.
- ↑ A Preview of Bristlecone, Google’s New Quantum Processor, Блог Google Research Blog, 5 марта 2018 года.
- ↑ D-Wave Sells Quantum Computer to Lockheed Martin
- ↑ Customers, сайт D-Wave.
- ↑ 3Q: Scott Aaronson on Google’s new quantum-computing paper, 11 декабря 2015.
Գրականություն
Հոդվածներ
- Опенов Л. А. Спиновые логические вентили на основе квантовых точек // Соросовский образовательный журнал, 2000, т. 6, № 3, с. 93-98;
- G. Brassard, I. Chuang, S. Lloyd, C. Monroe. Quantum computing // PNAS. — 1998. — Vol. 95. — P. 11032—11033.
- Килин С. Я. Квантовая информация // УФН. — 1999. — Т. 169. — C. 507—527.
- Валиев К. А. Квантовые компьютеры: можно ли их сделать «большими»? // УФН. — 1999. — Т. 169. — C. 691—694.
- A. M. Steane, E. G. Rieffel. Beyond Bits: The Future of Quantum Information Processing // IEEE Computer. — January 2000. — P. 38—45.
- Kilin S.Ya. Quanta and information // Progress in optics. — 2001. — Vol. 42. — P. 1-90.
- Валиев К. А. Квантовые компьютеры и квантовые вычисления // УФН. — 2005. — Т. 175. — C. 3—39.
- T. D. Ladd, F. Jelezko, R. Laflamme, Y. Nakamura, C. Monroe, J. L. O’Brien. Quantum Computing // Nature. — 2010. — Vol. 464. — P. 45—53.
- Квантовый компьютер и квантовые вычисления. Глав. ред. В. А. Садовничий, Ижевск: ИЖТ, 1999. — 288с.
Գրքեր
- Квантовые вычисления за и против / Под ред. Садовничего В. А.
- Квантовый компьютер и квантовые вычисления / Под ред. Садовничего В. А.
- Баумейстер Д., Экерт А., Цайлингер А. Физика квантовой информации. — М.: Постмаркет, 2002. — 376 с.
- Валиев К. А., А. А. Кокин Квантовые компьютеры: надежды и реальность. — Ижевск: РХД, 2004. — 320 с.
- Дойч Д. Структура реальности. — Ижевск: РХД, 2001. — 400 с.
- Кайе Ф., Лафламм Р., Моска М. Введение в квантовые вычисления. — Ижевск: РХД, 2009. — 360 с.
- Китаев А., Шень А., Вялый М. Классические и квантовые вычисления. — М.: МЦНМО, 1999. — 192 с.(չաշխատող հղում)
- Нильсен М., Чанг И. Квантовые вычисления и квантовая информация. — М.: Мир, 2006. — 824 с.
- Ожигов Ю. И. Квантовые вычисления. — М.: Макс Пресс, 2003. — 152 с.
- Ожигов Ю. И. Конструктивная физика. — Ижевск: РХД, 2010. — 424 с.
- Прескилл Дж. Квантовая информация и квантовые вычисления. — Ижевск: РХД, 2008-2011. — 464+312 с.
- Скотт Ааронсон Квантовые вычисления со времен Демокрита = Scott Aaronson. Quantum Computing since Democritus. — М.: Альпина Нон-фикшн, 2017. — 494 p. — ISBN 978-5-91671-751-8 (Сайт курса - https://www.scottaaronson.com/democritus/)
Արտաքին հղումներ
- Հոլովակը բացելու համար սեղմել այստեղ
- Ֆիզիկական գիտություններով զբաղվող Մերիլենդի համալսարանի լաբարատորիա:
- Քվանտային համակարգչի երևակայական պատմությունը
- Ambainis, Andris; Chakrabarti, Bikas K. (2008). «Quantum Annealing and Analog Quantum Computation». Rev. Mod. Phys. 80 (3): 1061–1081. arXiv:0801.2193. doi:10.1103/RevModPhys.80.1061.
- Բացահայտում քվանտային համակագչի բնագավառում
- [1]
- դասախոսություններ
- Հոլովակը բացելու համար սեղմել այստեղ
- Քվանտային համակարգում հաստատունների համար – 22 վիդեո դասախոսություններ Մայքլ Նիելսենի կողմից
- Վիդեո դասախոսություններ Դևիդ Դոչի կողմից
- Դասախոսություններ Հենրի Պոինքերի անվան համալսարանում (սալիկահանդեսներ և վիդեոներ)
- Առցանց դասախոսություն Քվանտային համակարգիչներ թեմայով, Էդվարդ Գերջուոյի կողմից (2008)
- Quantum Computing research by Mikko Möttönen at Aalto University (video) ՅուԹյուբում