Kelajakka qaytish: 25 yildan keyin kvant hisoblashni qayta ko'rib chiqish

25 yildan ko'proq vaqt oldin, taxminan 1999 yilda men Argentinadagi bosma gazetaning fan bo'limida chop etilgan kvant hisoblashning kelajagi haqida maqola muallifi bo'ldim.

Asl maqolaga bu yerda (ispan tilida) kirishingiz va ushbu havola orqali avtomatik tarjimani ko'rishingiz mumkin.

O'sha paytda mening maqolam juda spekulyativ edi.

Kvant hisoblashlari bugungi kunda texnologiya muhokamalarida sezilarli tortishuv va dolzarblik kasb etdi.

TL; DR: Men turli auditoriyalarga kvant hisoblashni besh darajada tushuntiraman.

Bola

Kvant kompyuteri o'ta aqlli sehrli qutiga o'xshaydi.

Oddiy kompyuterlar kabi oddiy bitlardan foydalanish o'rniga, qubit deb ataladigan maxsus sehrli bitlardan foydalanadi.

Ushbu kubitlar oddiy bitlarga qaraganda ko'proq fokuslar qila oladi.

Tasavvur qiling-a, siz aylanma tepa bilan o'ynayapsiz. Qubit bir vaqtning o'zida ko'plab nayranglarni bajara oladigan aylanma tepaga o'xshaydi.

Bu sehrli kompyuterlar bir kun kelib imkonsiz 100 000 qismli jumboqlarni hal qilishga yordam berishi mumkin.

Yosh

Bir vaqtning o'zida ko'p joylarda ishlatiladigan maxsus qurilish bloklari bilan o'ynashingiz mumkinligini tasvirlang.

Kvant kompyuterlari qubit deb ataladigan shunga o'xshash narsadan foydalanadi.

Bir vaqtning o'zida bosh va quyruq bo'lishi mumkin bo'lgan sehrli tanga haqida o'ylab ko'ring!

Havoda aylanayotgan tanga kabi qubit 0, 1 yoki ikkalasi ham bo'lishi mumkin. Hammasi birdaniga.

Bu kvant kompyuterlariga bir vaqtning o'zida ko'plab imkoniyatlarni o'rganish imkonini beradi.

Kvant kompyuterlari kuchli, chunki ular shaxsiy parollar kabi maxfiy kodlarni buzishi mumkin.

Bu oddiy kompyuterlarga qaraganda haqiqatan ham qiyin jumboqlarni tezroq hal qila oladigan o'ta kuchli kalkulyatorga ega bo'lganga o'xshaydi.

Kollej talabasi

Kvant kompyuteri kvant mexanikasi tamoyillaridan foydalangan holda ishlaydi).

Klassik bitlar o'rniga siz kvant superpozitsiyasi holatida mavjud bo'lgan kubitlardan foydalanasiz.

Har bir kubit bir vaqtning o'zida 0 va 1 ni ifodalashi mumkin, bu esa massiv parallel hisoblash imkonini beradi.

Siz Shredingerning mushuki haqida o'ylashingiz mumkin - mushuk bir vaqtning o'zida tirik va o'lik bo'lishi mumkin bo'lgan mashhur fikrlash tajribasi.

Qubitlar bir vaqtning o'zida bir nechta holatda bo'lish orqali xuddi shunday ishlaydi.

Kvant kompyuterlari shifrlangan internet ulanishlarida ochiq va shaxsiy kalitlarni buzadigan klassik kompyuterlarga qaraganda katta raqamlarni eksponent ravishda tezroq ta'sir qilishi mumkin.

Bu qobiliyat faktoring qiyinchiliklariga tayanadigan an'anaviy kriptografiya va blokcheynlarga tahdid soladi.

Tadqiqotchilar, shuningdek, kvant hisoblashning ko'p dunyo nazariyalaridagi ta'sirini o'rganishadi, chunki kubitlar ko'plab voqeliklarni hisoblashadi.

Yaqinda Google kvant kompyuteri “kvant ustunligiga” erishdi va klassik kompyuterlar mos vaqt ichida hal qila olmaydigan muammoni hal qildi.

Tabiat tadqiqoti qubitlarni barqarorlashtirish uchun yangi kvant materiallarini ham ta'kidladi.

G'alati tomoni shundaki, bu zarralar bir vaqtning o'zida turli xil haqiqatlar mavjudligini ko'rsatishi mumkin, masalan, ilmiy fantastika filmlaridagi parallel olamlar!

Magistratura talabasi

Kvant hisoblash superpozitsiya, chalkashlik va interferensiya kabi kvant hodisalaridan foydalanadi.

Klassik bitlar ikkilik bo'lsa-da, kubitlar bir vaqtning o'zida bir nechta holatni ifodalash uchun kvant superpozitsiyasidan foydalanadi.

Kvant chigallashuvi qubitlarning hatto masofadan turib ham bir-biriga bog'langanligini ta'minlaydi, bu esa yuqori samarali algoritmlarni yaratish imkonini beradi.

Qubitlarni manipulyatsiya qilish uchun kvant shlyuzlaridan foydalanishingiz mumkin, bu sizga kvant algoritmlarini bajarish uchun kvant sxemalarini yaratishga imkon beradi.

Shor algoritmi RSA kriptografiyasiga to'g'ridan-to'g'ri tahdid soladigan va P va NP muammosini hal qilib, butun sonlarni polinomli vaqt faktoringiga imkon beradi.

Xuddi shunday, Groverning algoritmi tuzilmagan qidiruv muammolari uchun kvadratik tezlashtirishni ta'minlaydi.

Ushbu o'zgarishlar raqamli tizimlarni kvant tahdidlaridan himoya qilish bo'yicha tashvishlarni keltirib chiqaradi.

Xyu Everettning "Ko'p dunyolar talqini" asarida ta'kidlanganidek, superpozitsiyadagi kubitlar boshqa voqeliklar bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkinligi sababli ko'p o'lchovli taxminlar paydo bo'ladi.

Shu bilan birga, Kopengagen talqini kvant xatti-harakatlarini o'lchashda bitta natijaga tushishini taklif qiladi.

Google tadqiqoti kvant ustunligini (keyinchalik kvant ustunligi deb ataladi) klassik superkompyuterlar uchun ming yillar davom etadigan hisoblash vazifasini soniyalarda yechish orqali ko'rsatdi.

Mutaxassis

Kvant hisoblash axborotni qayta ishlash uchun kvant superpozitsiyasi, chalkashlik va unitar evolyutsiya tamoyillarini ilgari suradi.

Qubitlar ko'p o'lchovli Hilbert fazosida ma'lumotni kodlash orqali klassik mantiqiy eshiklardan o'tib, eksponensial holat maydonini ta'minlaydi.

Shor algoritmi kabi algoritmlar yarim tub butun sonlarni polinom vaqtida parchalaydi va RSA va ECC kabi kriptotizimlarni buzadi.

Grover algoritmi kvant ustunligining asosiy sinfini ifodalovchi qidiruv vazifalari uchun kvadratik optimallashtirishni namoyish etadi.

Ushbu tizimlarning asosini tashkil etuvchi kvant mexanikasi talqinlari bir-biridan farq qiladi: Kopengagen talqini o'lchash vaqtida to'lqin funksiyasining qulashini taxmin qiladi.

"Ko'p dunyolar talqini" shuni ko'rsatadiki, hisoblash natijalari kuzatuv ularni bittaga aylantirmaguncha parallel olamlarni qamrab oladi.

Bu ko'p qirrali davlatlarda kvant parallelizmi bo'yicha munozaralarni kuchaytiradi.

Google kompaniyasining kvant ustunligini namoyish qilish 54 kubitli Sycamore protsessoridan foydalanib, namuna olish muammosini 200 soniyada hal qildi, ilgari dunyodagi eng kuchli superkompyuterlarda 10 000 yil vaqt talab etiladi.

Plank shkalasi (10^-35 m) kvant hisoblash quvvatini cheklovchi potentsial bo'lgan fazo-vaqt uchun asosiy donani ko'rsatadi.

Tabiat hisobotlari topologik kvant xatolarini tuzatish va amaliy kvant hisoblash uchun zarur bo'lgan xatolarga chidamli dizaynlar orqali kubitlarni barqarorlashtirishdagi yutuqlarni ta'kidlaydi.

Kvant kelajagi sizni hayajonga soladimi?