დაბრუნება მომავალში: კვანტური გამოთვლის ხელახლა ვიზიტმა 25 წლის შემდეგ

25 წელზე მეტი ხნის წინ, დაახლოებით 1999 წელს, მე დავწერე სტატია კვანტური გამოთვლის მომავალზე, რომელიც გამოქვეყნდა არგენტინის ბეჭდური გაზეთის სამეცნიერო განყოფილებაში.

შეგიძლიათ ორიგინალური სტატიის წვდომა აქ (ესპანურად) და ნახოთ ავტომატური თარგმანი ამ ბმულით .

მაშინ ჩემი სტატია საკმაოდ სპეკულაციური იყო.

კვანტურმა გამოთვლებმა დღეს მნიშვნელოვანი მოზიდვა და აქტუალობა მოიპოვა ტექნოლოგიურ დისკუსიებში.

TL;DR: მე ავუხსნი კვანტურ გამოთვლას ხუთ დონეზე სხვადასხვა აუდიტორიას.

ბავშვი

კვანტური კომპიუტერი სუპერჭკვიან ჯადოსნურ ყუთს ჰგავს.

ჩვეულებრივი კომპიუტერების მსგავსად ჩვეულებრივი ბიტების გამოყენების ნაცვლად, ის იყენებს სპეციალურ ჯადოსნურ ბიტებს, სახელწოდებით კუბიტები .

ამ კუბიტებს უფრო მეტი ხრიკის გაკეთება შეუძლიათ, ვიდრე ჩვეულებრივ ბიტებს.

წარმოიდგინეთ, რომ თქვენ თამაშობთ ბრუნვით. კუბიტი ტრიალს ჰგავს, რომელსაც ერთდროულად მრავალი ხრიკის გაკეთება შეუძლია.

ეს ჯადოსნური კომპიუტერები შეიძლება ერთ დღეს დაეხმარონ შეუძლებელი 100000 ცალი თავსატეხების ამოხსნაში.

მოზარდი

სურათზე შეგიძლიათ ითამაშოთ სპეციალური სამშენებლო ბლოკებით, რომლებიც გამოიყენება ბევრ ადგილას ერთდროულად.

კვანტური კომპიუტერები იყენებენ რაღაც მსგავსს, რომელსაც ეწოდება კუბიტები.

იფიქრეთ ჯადოსნურ მონეტაზე, რომელიც შეიძლება იყოს თავები და კუდები ერთდროულად!

კუბიტი შეიძლება იყოს 0, 1 ან ორივე, ჰაერში ტრიალებული მონეტის მსგავსად. ყველა ერთდროულად.

ეს საშუალებას აძლევს კვანტურ კომპიუტერებს ერთდროულად გამოიკვლიონ მრავალი შესაძლებლობა.

კვანტური კომპიუტერები ძლიერია, რადგან მათ შეუძლიათ დაარღვიონ საიდუმლო კოდები, როგორიცაა პირადი პაროლები.

ეს ჰგავს სუპერ მძლავრი კალკულატორის ქონას, რომელსაც შეუძლია გადაჭრას მართლაც რთული თავსატეხები ბევრად უფრო სწრაფად, ვიდრე ჩვეულებრივი კომპიუტერები.

კოლეჯის სტუდენტი

კვანტური კომპიუტერი მუშაობს კვანტური მექანიკის პრინციპების გამოყენებით).

კლასიკური ბიტების ნაცვლად, თქვენ იყენებთ კუბიტებს, რომლებიც არსებობენ კვანტური სუპერპოზიციის მდგომარეობაში.

თითოეულ კუბიტს შეუძლია ერთდროულად წარმოადგინოს 0 და 1, რაც საშუალებას იძლევა მასიური პარალელური გამოთვლა.

თქვენ შეგიძლიათ იფიქროთ შრედინგერის კატაზე - ცნობილი სააზროვნო ექსპერიმენტი, სადაც კატა შეიძლება იყოს ცოცხალი და მკვდარი ერთდროულად.

კუბიტები მუშაობენ ანალოგიურად რამდენიმე მდგომარეობაში ყოფნისას ერთდროულად.

კვანტურ კომპიუტერებს შეუძლიათ დიდი რიცხვების გაანგარიშება ექსპონენტურად უფრო სწრაფად, ვიდრე კლასიკური კომპიუტერები, რომლებიც არღვევენ საჯარო და კერძო გასაღებებს დაშიფრულ ინტერნეტ კავშირებში.

ეს შესაძლებლობა საფრთხეს უქმნის ტრადიციულ კრიპტოგრაფიას და ბლოკჩეინებს, რომლებიც ეყრდნობა ფაქტორინგის სირთულეს.

მკვლევარები ასევე იკვლევენ კვანტური გამოთვლის შედეგებს მულტივერსიის თეორიებში, რადგან კუბიტები, როგორც ჩანს, ითვლის ბევრ რეალობას.

ახლახან Google-მა განაცხადა, რომ კვანტურმა კომპიუტერმა მიაღწია "კვანტურ უზენაესობას" , გადაჭრა პრობლემა, რომელსაც კლასიკური კომპიუტერები ვერ უმკლავდებიან გონივრულ ვადებში.

ბუნების კვლევამ ასევე ხაზი გაუსვა ახალ კვანტურ მასალებს კუბიტების სტაბილიზაციისთვის.

უცნაური ის არის, რომ ამ ნაწილაკებმა შეიძლება მიგვანიშნოს, რომ ბევრი განსხვავებული რეალობა არსებობს ერთდროულად, როგორც პარალელური სამყარო სამეცნიერო ფანტასტიკურ ფილმებში!

კურსდამთავრებული

კვანტური გამოთვლა იყენებს კვანტურ ფენომენებს, როგორიცაა სუპერპოზიცია, ჩახლართულობა და ჩარევა.

მიუხედავად იმისა, რომ კლასიკური ბიტები ორობითია, კუბიტები იყენებენ კვანტურ სუპერპოზიციას რამდენიმე მდგომარეობის ერთდროულად წარმოსადგენად.

კვანტური ჩახლართულობა უზრუნველყოფს კუბიტების ურთიერთდაკავშირებას, თუნდაც დისტანციებზე, რაც საშუალებას აძლევს მაღალეფექტურ ალგორითმებს.

თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ კვანტური კარიბჭეები კუბიტების მანიპულირებისთვის, რაც საშუალებას გაძლევთ შექმნათ კვანტური სქემები კვანტური ალგორითმების შესასრულებლად.

შორის ალგორითმი საშუალებას იძლევა მთელი რიცხვების პოლინომიურ დროში ფაქტორინგი, პირდაპირ საფრთხეს უქმნის RSA კრიპტოგრაფიას და ამოხსნის P vs NP პრობლემას .

ანალოგიურად, გროვერის ალგორითმი უზრუნველყოფს კვადრატულ სიჩქარეს არასტრუქტურირებული ძიების პრობლემებისთვის.

ეს მიღწევები იწვევს შეშფოთებას ციფრული სისტემების კვანტური საფრთხეებისგან დაცვის შესახებ.

მულტივერსიული სპეკულაცია წარმოიქმნება იმის გამო, რომ კუბიტები სუპერპოზიციაში შეიძლება ურთიერთქმედდეს სხვა რეალობასთან, როგორც ეს პოსტულირებულია ჰიუ ევერეტის მრავალი სამყაროს ინტერპრეტაციაში.

იმავდროულად, კოპენჰაგენის ინტერპრეტაცია ვარაუდობს, რომ კვანტური ქცევა იშლება ერთ შედეგამდე, როდესაც მას გაზომავთ.

Google-ის კვლევამ აჩვენა კვანტური უზენაესობა (მოგვიანებით დასახელდა კვანტური უპირატესობა) გამოთვლითი ამოცანის წამებში ამოხსნით, რომელსაც კლასიკური სუპერკომპიუტერები ათასობით წელი დასჭირდება.

ექსპერტი

კვანტური გამოთვლა უბიძგებს კვანტური სუპერპოზიციის, ჩახლართულობისა და უნიტარული ევოლუციის პრინციპებს ინფორმაციის დასამუშავებლად.

კუბიტები სცდება კლასიკურ ლოგიკურ კარიბჭეებს ინფორმაციის კოდირებით ჰილბერტის მრავალგანზომილებიან სივრცეში , რაც საშუალებას აძლევს ექსპონენციურ მდგომარეობას.

ალგორითმები, როგორიცაა შორის ალგორითმი, არღვევს ნახევრად პირველ რიცხვებს პოლინომიურ დროში, ძირს უთხრის კრიპტოსისტემებს, როგორიცაა RSA და ECC.

გროვერის ალგორითმი აჩვენებს საძიებო ამოცანების კვადრატულ ოპტიმიზაციას, რაც წარმოადგენს კვანტური უპირატესობის მთავარ კლასს.

ამ სისტემების საფუძველში არსებული კვანტური მექანიკის ინტერპრეტაციები განსხვავდება: კოპენჰაგენის ინტერპრეტაცია პოსტულირებულია გაზომვის დროს ტალღური ფუნქციის კოლაფსით.

მრავალი სამყაროს ინტერპრეტაცია ვარაუდობს, რომ გამოთვლითი შედეგები მოიცავს პარალელურ სამყაროებს, სანამ დაკვირვება მათ ერთში არ იშლება.

ეს იწვევს დებატებს კვანტურ პარალელიზმზე მულტივერსიულ მდგომარეობებში.

Google-ის კვანტური უზენაესობის დემონსტრირებამ გამოიყენა 54-კუბიტიანი Sycamore პროცესორი, რათა შერჩევის პრობლემა 200 წამში დაესრულებინა, რომელიც ადრე ითვლებოდა, რომ 10000 წელი დასჭირდებოდა მსოფლიოს უძლიერეს სუპერკომპიუტერებზე.

პლანკის მასშტაბი (10^-35 მ) ვარაუდობს ფუნდამენტურ მარცვლიანობას სივრცე-დროში, რაც პოტენციურად ზღუდავს კვანტურ გამოთვლით ძალას.

ბუნების ანგარიშები ხაზს უსვამს მიღწევებს კუბიტების სტაბილიზაციაში ტოპოლოგიური კვანტური შეცდომის კორექტირებისა და შეცდომის ტოლერანტული დიზაინის საშუალებით, რაც აუცილებელია პრაქტიკული კვანტური გამოთვლებისთვის.

აღფრთოვანებული ხართ კვანტური მომავლის შესახებ?