Toban sano ka dib qofna ma garanayo goorta

Qofka aan xog-ogaal u ahayn ee akhriyay daabacaado dhan oo ku saabsan kombayutarada quantum, waxaa laga yaabaa in qofku dareemo in kuwani ay yihiin mashiinada "off-the-shelf" oo u shaqeeya si la mid ah kombiyuutarada caadiga ah. Ma jiraan wax ka sii khaldan. Qaar baa xataa aaminsan in aanay wali jirin kombayuutar tiro badan. Qaar kalena waxay la yaaban yihiin waxa loo isticmaali doono, maadaama aan loo samayn inay beddelaan nidaamyada eber-ka ah.

Waxaan marar badan maqalnaa in kombuyuutarrada quantum-ka ugu horreeya ee dhabta ah oo si habboon u shaqaynaya ay soo bixi doonaan ilaa toban sano gudahood. Si kastaba ha ahaatee, sida Linley Gwennap, oo ah falanqeeye sare oo ka tirsan kooxda Linley, uu ku xusay maqaalka, "marka ay dadku sheegaan in kombuyuutarku uu soo bixi doono toban sano gudahood, ma garanayaan goorta ay dhici doonto."

Iyadoo ay taasi jirto xaalad aan caddayn, jawiga tartanka loogu talagalay waxa loogu yeero. awoodda tirada Walaaca ku saabsan shaqada tirada iyo guusha Shiinaha, maamulka Mareykanka bishii Diseembar ee la soo dhaafay wuxuu meel mariyay Sharciga Hindisaha Tirooyinka Qaranka (National Quantum Initiative Act).1). Dukumeentiga waxaa loogu talagalay in lagu bixiyo taageerada federaaliga ah ee cilmi-baarista, horumarinta, muujinta, iyo adeegsiga xisaabinta iyo tignoolajiyada. Toban sano oo sixir ah, dawladda Maraykanku waxay balaayiin ku bixin doontaa dhismaha kaabayaasha xisaabinta, nidaamka deegaanka, iyo shaqaaleysiinta dadka. Dhammaan kuwa ugu waaweyn ee horumariya kombuyuutarrada quantum-ka - D-Wave, Honeywell, IBM, Intel, IonQ, Microsoft iyo Rigetti, iyo sidoo kale kuwa sameeyay algorithms-yada 1QBit iyo Zapata ayaa soo dhaweeyay tan. Hindisaha Quantum-ka Qaranka.

Horyaalayaasha D-WAve

Sannadkii 2007, D-Wave Systems waxay soo bandhigtay chip 128-qubit ah2), ayaa lagu magacaabaa kumbuyuutarka ugu horreeya adduunka. Si kastaba ha ahaatee, ma jirin wax hubaal ah in lagu magacaabi karo - kaliya shaqadiisa ayaa la muujiyay, iyada oo aan wax faahfaahin ah laga helin dhismihiisa. Sannadkii 2009, D-Wave Systems ayaa Google u soo saartay sawirka "quantum". Bishii Maajo 2011, Lockheed Martin waxay ka heshay kombuyuutar quntum ah D-Wave Systems. D-wave mid $ 10 milyan, iyadoo la saxiixayo qandaraas sanado badan ah hawlgalkeeda iyo horumarinta algorithms-yada la xiriira.

2012, mishiinkani wuxuu muujiyay habka lagu helo borotiinka helicalka leh tamarta ugu yar. Cilmi-baarayaasha D-Wave Systems waxay isticmaalaan nidaamyo leh tirooyin kala duwan qubits, waxa uu sameeyay tiro xisaabeed xisaabeed, kuwaas oo qaarkood aad uga fogaa awoodaha kombuyuutarrada qadiimiga ah. Si kastaba ha ahaatee, horaantii 2014, John Smolin iyo Graham Smith ayaa daabacay maqaal ay ku andacoonayaan in mashiinka D-Wave Systems uusan ahayn mashiinka. Wax yar ka dib, Physics of Nature ayaa soo bandhigtay natiijooyinka tijaabooyinka caddaynaya in D-Wave One uu weli yahay ...

Tijaabo kale oo dhacday Juun 2014 ma muujin wax farqi ah oo u dhexeeya kumbuyuutarka caadiga ah iyo mashiinka Nidaamyada D-Wave Systems, laakiin shirkaddu waxay ku jawaabtay in faraqa kaliya lagu arki karo hawlo ka adag kuwa lagu xalliyo imtixaanka. Horraantii 2017, shirkaddu waxay soo bandhigtay mishiin u muuqday mid ka kooban 2 kun oo qubitskaas oo 2500 jeer ka dheereeyey algorithms-yada qadiimiga ah ee ugu dhaqsaha badan. Mar labaad, laba bilood ka dib, koox saynisyahano ah ayaa caddeeyey in isbarbardhiggani aanu ahayn mid sax ah. Dad badan oo shakisan, nidaamyada D-Wave weli maaha kombiyuutarada tirada, laakiin iyaga jilitaanka iyadoo la adeegsanayo hababka qadiimiga ah.

Jiilka afraad ee nidaamka D-Wave ayaa isticmaala dhimista tiradaiyo gobolada qubit-ka waxaa lagu xaqiijiyaa kor u qaadida wareegyada tirada (oo ku saleysan waxa loogu yeero isgoysyada Josephson). Waxay ku shaqeeyaan deegaan ku dhow eber waxayna ku faanaan nidaam 2048 qubits ah. Dhammaadkii 2018, D-Wave waxay soo bandhigtay suuqa BOUNCE, yacni, kaaga deegaanka codsiga quantum-waqtiga dhabta ah (KAE). Xalka daruurtu wuxuu u sahlayaa macaamiisha dibadda inay galaan xisaabinta quantum wakhtiga dhabta ah.

Bishii Febraayo 2019, D-Wave ayaa ku dhawaaqday jiilka xiga  Pegasus. Waxaa lagu dhawaaqay inuu yahay "nidaamka tirada ganacsi ee ugu ballaaran adduunka" oo leh shan iyo toban isku xirka qubit halkii lix, oo leh in ka badan 5 qubits iyo shid dhimista qaylada heer aan hore loo aqoon. Qalabku waa inuu ka soo muuqdaa iibka bartamaha sanadka soo socda.

Qubits, ama meel sare oo lagu daray isku-duubni

Soo-saareyaasha kombuyuutarrada caadiga ah waxay ku tiirsan yihiin baakado ama qaybo macluumaad ah, mid walbana wuxuu u taagan yahay hal jawaab oo haa ama maya ah. Soo-saareyaasha Quantum way kala duwan yihiin. Kuma shaqeeyaan adduun eber-ka ah. lafta xusulka, unugga ugu yar oo aan la qaybin karin ee macluumaadka quantumku waa habka laba-geesoodka ah ee lagu tilmaamay meel Hilbert ah. Sidaa darteed, way ka duwan tahay garaaca caadiga ah ee ay ku jiri karto meel kasta laba dawladood oo tiro ah. Qaabka jireed ee qubit waxaa inta badan la bixiyaa tusaale ahaan qayb leh lafdhabarta ½, sida elektarooniga, ama polarization ee hal sawir.

Si aad uga faa'iidaysato awoodda qubits, waa inaad ku xidhid iyaga hab loo yaqaan wareer. Iyada oo mid kasta oo lagu daray qubit, awoodda farsamaynta ee processor-ka labanlaabanto naftaada, mar haddii tirada isku-xidhka ay weheliso isku-duubnida qubit cusub oo dhammaan gobolladu ay hore ugu jireen processor-ka (3). Laakiin abuurista iyo isku-darka qubits ka dibna u sheeg inay sameeyaan xisaabin adag hawl fudud maaha. Way joogaan aad ugu nugul saamaynta dibaddataas oo keeni karta khaladaad xisaabeed iyo, kii ugu xumaa, inay qudhunto qubits isku xidhan, i.e. habacsanaantaas oo ah inkaarta dhabta ah ee hababka quantum. Marka qubits dheeraad ah lagu daro, saameynta xun ee xoogagga dibadda ayaa kordha. Hal dariiqo oo aad wax uga qaban karto dhibaatadan ayaa ah in la kordhiyo wax dheeraad ah qubits "Control"kuwaas oo shaqadoodu tahay kaliya hubinta iyo saxida wax soo saarka.

3. Astaanta astaanta ah ee nidaamka 50-qubit ee IBM

Si kastaba ha ahaatee, tani waxay ka dhigan tahay in kombayuutar tiro badan oo awood badan loo baahan doono, faa'iido u leh xallinta mashaakilaadka adag, sida go'aaminta sida unugyada borotiinku isku laabmaan ama u ekaysiiyaan hababka jireed ee gudaha atamka. qubits badan. Tom Watson oo ka tirsan jaamacadda Delft ee Nederlaan ayaa dhawaan BBC News u sheegay:

-

Marka la soo koobo, haddii kombuyuutarrada quantumku ay hawada ka baxayaan, waxaad u baahan tahay inaad la timaado hab fudud oo aad ku soo saari karto processor-rada waaweyn ee qubit-ka.

Maadaama qubits-ku aanu degganayn, aad bay u adag tahay in la abuuro nidaam qaar badan oo iyaga ka mid ah. Markaa haddii, dhamaadka, qubits sida fikradda xisaabinta quantumku ay guuldarraysato, saynisyahannadu waxay leeyihiin beddel kale: albaabbada qubit-ka.

Koox ka socota Jaamacadda Purdue ayaa daabacday daraasad ku jirta npj Quantum Information oo faahfaahinaysa abuurkooda. Saynis yahanada ayaa aaminsan in kuditsSi ka duwan qubits, waxay ka jiri karaan in ka badan laba gobol, sida 0, 1, iyo 2, iyo gobol kasta oo lagu daro, awoodda xisaabinta ee hal qudit ayaa kordheysa. Si kale haddii loo dhigo, waxaad u baahan tahay inaad cod geliso oo aad ka baaraandegto xog isku mid ah. sharaf yar ka badan qubits.

Si loo abuuro albaabada tirada leh ee ka kooban qudits, kooxda Purdue waxay ku dhejiyeen afar qudits laba sawir oo isku xidhan marka loo eego inta jeer iyo wakhtiga. Kooxdu waxay doorteen sawir-qaade sababtoo ah si sahal ah uma saameeyaan deegaanka, iyo isticmaalka meelo badan oo loo ogolyahay in ay ku dhexgalaan sawiro yar. Albaabka la dhammeeyey waxa uu lahaa awoodda wax-ka-baahinta ee 20 qubits, in kasta oo ay u baahneyd afar qudits oo keliya, iyada oo ay ku sii kordhisay xasillooni iyadoo ay ugu wacan tahay isticmaalka sawir-qaadista, taas oo ka dhigaysa nidaam rajo leh oo mustaqbalka kombuyuutarrada quantum ah.

Silikoon ama ion dabinada

Inkasta oo aan qof kastaa la wadaagin ra'yigan, isticmaalka silikoon si loo dhiso kombuyuutarrada quantum waxay u muuqataa inay leedahay faa'iidooyin aad u weyn, maadaama tignoolajiyada silikon si fiican loo aasaasay oo ay horayba u jirtay warshad weyn oo la xidhiidha. Silikoon waxaa loo isticmaalaa Google iyo IBM quantum processor, inkastoo lagu qaboojiyey heerkul aad u hooseeya. Maaha wax ku habboon nidaamyada tirada, laakiin saynisyahannadu way ka shaqaynayaan.

Sida laga soo xigtay daabacaadda dhowaan la daabacay ee Dabeecadda, koox cilmi-baarayaal ah ayaa adeegsatay tamarta microwave si ay isugu hagaajiyaan laba qaybood oo elektaroonig ah oo ku xayiran silikon ka dibna waxay u adeegsadeen inay sameeyaan xisaabin taxane ah oo tijaabo ah. Kooxda, oo ay ku jiraan, gaar ahaan, saynisyahano ka socda Jaamacadda Wisconsin-Madison "la hakiyay" qubits elektarooniga ah qaabdhismeedka silikon, kaas oo lafdhabarta lagu go'aamiyay tamarta shucaaca microwave. Meel sare, elektarooniga ayaa isku mar ku wareegay laba faasas oo kala duwan. Labada qubit ayaa markaa la isku daray oo la qorsheeyay in lagu sameeyo xisaabinta imtixaannada, ka dib cilmi-baarayaashu waxay barbar dhigeen xogta uu soo saaray nidaamka iyo xogta laga helay kumbuyuutarka caadiga ah ee samaynaya xisaabaadka imtixaanka. Ka dib markii la saxo xogta, barnaamij la samayn karo laba-bit quantum silicon processor.

Inkasta oo boqolleyda khaladaadku ay weli aad uga badan yihiin kuwa loogu yeero dabinada ion (qalabka ay ku jiraan walxaha la dallacay sida ions, electrons, protons ayaa lagu kaydiyaa in muddo ah) ama kombiyuutarada  iyadoo lagu salaynayo kontaroolada sare sida D-Wave, guusha ayaa ah mid cajiib ah maadaama ka soocida qubits ee sawaxanka dibadda ay aad u adagtahay. Khubarada takhasuska leh waxay arkaan fursadaha miisaanka iyo hagaajinta nidaamka. Iyo isticmaalka silikoon, laga soo bilaabo dhinaca tignoolajiyada iyo dhaqaalaha, waa muhiimad muhiim ah halkan.

Si kastaba ha ahaatee, cilmi-baarayaal badan, silicon ma aha mustaqbalka kombiyuutarada quantum. Bishii Disembar ee sannadkii hore, macluumaadka ayaa soo baxay in injineerada shirkadda Maraykanka ee IonQ ay adeegsadeen ytterbium si ay u abuuraan kumbuyuutarka ugu wax soo saarka badan adduunka, kaas oo ka sarreeya hababka D-Wave iyo IBM.

Natiijadu waxay ahayd mishiin ka kooban hal atamka oo ku jira dabin ion ah (4) waxay isticmaashaa qubit hal xog ah si loo codeeyo, qubits-yadana waa la kantaroolaa oo lagu cabbiraa iyadoo la isticmaalayo garaaca leysarka gaarka ah. Kumbuyuutarku waxa uu leeyahay xusuusta kaydin karta 160 qubits oo xog ah. Waxa kale oo ay isku mar ku samayn kartaa xisaabinta 79 qubits.

4. Qorshaha dabinka IonQ ion

Saynis yahano ka socda IonQ ayaa sameeyay tijaabo caadi ah oo waxa loogu yeero Bernstein-Vaziranian algorithm. Hawsha mishiinku waxa ay ahayd in la qiyaaso tiro u dhaxaysa 0 ilaa 1023 Kumbuyuutarrada Quantum waxay isticmaalaan laba hab si ay u qiyaasaan natiijada iyagoo 10% hubaal ah. Isku daygii ugu horreeyay, kumbuyuutarka quantum ee IonQ wuxuu qiyaasay celcelis ahaan 100% tirooyinka la bixiyay. Marka algoorithm-ka loo maamulo lambar kasta oo u dhaxaysa 73 iyo 1, heerka guusha kumbiyuutarka caadiga ah waa 1023%, halka IonQ ay tahay 0,2%.

Khubarada IonQ waxay aaminsan yihiin in nidaamyada ku salaysan dabinka ion ay ka sarreeyaan kombuyuutarrada loo yaqaan 'Silicon quantum' ee Google iyo shirkadaha kale ay dhisayaan. Matrixkooda 79-qubit waxa uu ka sarreeyaa processor-ka Bristlecone quantum ee Google 7 qubits. Natiijada IonQ sidoo kale waa mid dareen leh marka ay timaado wakhtiga nidaamka. Sida laga soo xigtay hal-abuurayaasha mishiinka, hal qubit, waxay ku sii jirtaa 99,97%, taas oo macnaheedu yahay heerka qaladka 0,03%, halka natiijooyinka ugu fiican ee tartanka uu ahaa celcelis ahaan 0,5%. Heerka qaladka 99,3-bit ee aaladda IonQ waa inay noqotaa 95%, halka inta badan tartanku aanu dhaafin XNUMX%.

Waxaa habboon in intaas lagu daro, sida ay qabaan cilmi-baarayaasha Google-ka sareynta tirada - barta uu kombuyuutarka quantumku ka sarreeyo dhammaan mishiinnada kale ee la heli karo - waxa mar hore lagu gaadhi karaa kombuyuutar quantum ah oo leh 49 qubits, waase haddii heerka khaladka ee albaabbada laba-qubit uu ka hooseeyo 0,5%. Si kastaba ha noqotee, habka dabinnada ion ee xisaabinta tirada ayaa weli wajahaya caqabado waaweyn si looga gudbo: wakhtiga fulinta oo gaabis ah iyo cabbir weyn, iyo sidoo kale saxnaanta iyo baaxadda tignoolajiyada.

Qalab adag oo ku yaala burburka iyo cawaaqibka kale

Bishii Janaayo 2019 ee CES 2019, madaxa IBM Ginni Rometty wuxuu ku dhawaaqay in IBM ay horayba u soo bandhigtay nidaamka xisaabinta tirada isku dhafan ee isticmaalka ganacsiga. IBM quantum kombayutarada5) jir ahaan waxay ku yaalaan New York iyada oo qayb ka ah nidaamka Nidaamka IBM Q Nidaamka Koowaad. Isticmaalka Xarunta Xisaabinta Q Network iyo Q Quantum, horumariyayaashu waxay si fudud u isticmaali karaan software-ka Qiskit si ay u ururiyaan algorithmsyada tirada. Sidaa darteed, awoodda xisaabinta ee kombuyuutarrada IBM quantum waa la heli karaa sida adeega Cloud computing, qiimo macquul ah

D-Wave waxay sidoo kale bixinaysay adeegyadan oo kale in muddo ah hadda, iyo ciyaartoy kale oo waaweyn (sida Amazon) ayaa qorsheynaya bixinta daruuraha tirada la midka ah. Microsoft waxay sii waday hordhaca Q # luqadda barnaamijka (loogu dhawaaqo) oo la shaqayn kara Visual Studio oo ku shaqayn kara laptop-ka. Barnaamij-bixiyeyaashu waxay haystaan ​​qalab ay ku sawiraan algorithms-yada loo yaqaan 'quantum algorithms' oo ay u abuuraan buundada software ee u dhaxaysa xisaabinta qadiimiga iyo kuwa quantum-ka.

Si kastaba ha ahaatee, su'aashu waxay tahay, maxay kombuyuutarrada iyo awooddooda xisaabeed dhab ahaantii waxtar u yeelan karaan? Daraasad lagu daabacay Oktoobar la soo dhaafay joornaalka Sayniska, saynisyahano ka socda IBM, Jaamacadda Waterloo iyo Jaamacadda Farsamada ee Munich ayaa isku dayay inay qiyaasaan noocyada dhibaatooyinka kombuyuutarrada quantumku ay u muuqdaan kuwa ugu habboon xallinta.

Sida laga soo xigtay daraasadda, aaladaha noocan oo kale ah waxay awood u yeelan doonaan inay xalliyaan adag aljabrada toosan iyo dhibaatooyinka hagaajinta. Waxay u muuqataa mid aan caddayn, laakiin waxaa laga yaabaa inay jiraan fursado xalal fudud oo ka jaban oo lagu xallinayo arrimaha hadda u baahan dadaal, dhaqaale iyo waqti badan, mararka qaarkoodna aan awoodno.

5. IBM quantum computer

Xisaabinta tirada faa'iidada leh si diametrically u beddelo goobta cryptography. Iyaga way ku mahadsan yihiin, koodka sirta ah si dhakhso ah ayaa loo dillaaci karaa, iyo, suurtogal ahaan, tignoolajiyada blockchain waa la burburin doonaa. Sirta RSA waxay hadda u muuqataa inay tahay difaac adag oo aan la baabi'in oo ilaaliya inta badan xogta iyo isgaarsiinta adduunka. Si kastaba ha ahaatee, kumbiyuutarka quantum ee awoodda ku filan ayaa si fudud u kara crack RSA sirta iyadoo gacan ka heleysa Algorithm ee Shora.

Sidee looga hortagi karaa? Qaar baa u dooda in la kordhiyo dhererka furayaasha sirta guud ilaa cabbirka loo baahan yahay si looga gudbo furayaasha sirta guud. Kuwa kale, waa in keligood loo isticmaalo si loo xaqiijiyo isgaarsiin sugan. Waad ku mahadsan tahay quantum cryptography, ficilka faragelinta xogta ayaa iyaga kharribi doona, ka dib qofka farageliya qaybta ma awoodi doono inuu helo macluumaad faa'iido leh, qaatahana waxaa looga digayaa isku dayga dhegeysiga.

Codsiyada suurtagalka ah ee xisaabinta quantum-ka ayaa sidoo kale inta badan la sheegaa. falanqaynta dhaqaalaha iyo saadaalinta. Thanks to nidaamyada tirada, moodooyinka qalafsan ee hab-dhaqanka suuqa ayaa la ballaarin karaa si loogu daro doorsoomayaal badan oo ka badan sidii hore, taasoo horseedaysa baaritaanno sax ah iyo saadaalin. Marka la isku mar la isticmaalo kumanaan doorsoomayaal ah kombuyuutar quantum ah, waxa kale oo suurtagal noqon doonta in la yareeyo wakhtiga iyo kharashka looga baahan yahay horumarinta. dawooyinka cusub, gaadiidka iyo xalalka saadka, silsiladaha sahayda, moodooyinka cimiladaiyo sidoo kale xallinta dhibaatooyin kale oo badan oo kakanaanta weyn.

Sharciga Nevena

Dunidii kombuyuutaradii hore waxay lahayd sharci Moore u gaar ah, halka kombayutarada quantum ay tahay in ay hagaan waxa loogu yeero. Sharciga Nevena. Waxa uu magaciisa ku leeyahay mid ka mid ah khabiirada tirada ugu caansan Google, Hartmut Nevena (6), kaas oo sheegaya in horumarka tignoolajiyada xisaabinta quantum ay hadda ku socoto xawli jibbaaran oo laba jibbaaran.

Tani waxay ka dhigan tahay in halkii la labanlaaban lahaa waxqabadka ee isdabajooga ah, sida kiiskii kombuyuutarrada qadiimiga ah iyo sharciga Moore, tignoolajiyada quantum-ku si dhakhso leh ayey u wanaajisaa waxqabadka.

Khubarada ayaa saadaaliyay imaatinka sareynta quantum-ka, taas oo loo tarjumi karo kaliya maaha inay ka sarreeyaan kombuyuutarrada quantum ka mid kasta oo qadiimi ah, laakiin sidoo kale siyaabo kale - sida bilowga xilli kombuyuutarrada quantum-ka waxtarka leh. Tani waxay u gogol xaaraysaa horumarka laga gaaray kimistari, falaga falista, daawada, amniga, isgaarsiinta, iyo in ka badan.

Si kastaba ha ahaatee, waxaa sidoo kale jira ra'yi ah in sarrayntu weligeed jiri doonin, ugu yaraan maaha mustaqbalka la filayo. Nooca khafiifka ah ee shakigu waa kaas Kumbuyuutarrada quantum weligood ma beddeli doonaan kombuyuutarrada qadiimiga ah sababtoo ah looma qorsheyn inay sidaas sameeyaan. Ma ku beddeli kartid iPhone ama PC mashiinka quantum, si la mid ah aadan ugu beddeli karin kabaha teniska ee xamuulka qaada diyaaradaha nukliyeerka.. Kumbuyuutarrada qadiimiga ah waxay kuu oggolaanayaan inaad ciyaarto ciyaaraha, hubiso iimaylka, dhex gal shabakada, oo aad socodsiiso barnaamijyada. Kumbuyuutarrada Quantum inta badan waxay sameeyaan jilitaanno aad u adag oo loogu talagalay nidaamyada binary-ga ee ku shaqeeya qashinka kombuyuutarka. Si kale haddii loo dhigo, macaamiishu shakhsi ahaan kama heli doonaan wax faa'iido ah kombuyuutarkooda quantum-ka, laakiin ka-faa'iideystayaasha dhabta ah ee ikhtiraacida waxay noqon doonaan, tusaale ahaan, NASA ama Machadka Teknolojiyadda Massachusetts.

Waqti ayaa sheegi doona habka ugu habboon - IBM ama Google. Sida uu qabo sharciga Neven, waxa inaga hadhsan dhawr bilood in aanu aragno muujinta ka sarraysa tirada koox ama koox kale. Tanina hadda ma ahan rajo "toban sano gudahood, taas oo ah, qofna ma garanayo goorta."