Viime kuukausien aikana on puhuttu paljon kvanttilaskenta, uusi tekniikka, jonka monet asiantuntijat eivät epäröi luokitella tietokoneiden tulevaisuudeksi huolimatta siitä, että voimme sanoa pelkäämättä väärää, että se on vielä lapsenkengissään, eli meidän on vielä omistettava paljon aikaa tutkimus ja kehitys, uusien prototyyppien valmistus ja laboratoriotestit, kunnes voimme todella hyödyntää sitä muun tyyppisissä ympäristöissä.
Tästä huolimatta, vaikka tehtävää on vielä paljon, totuus on, että monet huipputason teknologiayritykset yrittävät löytää parhaan tavan aloittaa hyödyntää kaikelle, mitä tiedämme kvanttilaskennasta tänään. Kerro yksityiskohtaisesti, että tällä alalla työskentelevistä suurista yrityksistä löydämme IBM: n, Microsoftin tai Googlen, joista viimeksi mainitut ovat ilmoittaneet muutama kuukausi sitten huolimatta siitä, kuinka monimutkaista on tietää tämän tekniikan nykyinen suorituskyky. prototyyppi, nimeltään D-Wave 2X, se oli 100 kertaa nopeampi kuin perinteinen tietokone.
Mikä on kvanttilaskenta?
Kvanttilaskenta on uusi tekniikka, jota kutsutaan, kuten sanoimme tietotekniikan tulevaisuus. Ensimmäinen asia, joka kiinnittää erityisesti huomiomme, on, että samalla kun työskentelemme ns. Bittien kanssa, vähimmäistietoyksikkö, jolla voi olla vain kaksi arvoa (nolla tai yksi) tässä uudessa ja monimutkaisessa tekniikassa, työskentelemme niin sanottu kubittien missä ei vain voi olla nolla tai yksi, mutta on myös mahdollista, että on olemassa päällekkäisyys tai molempien yhdistelmä.
Tämän selittämiseksi hieman paremmin meidän on käytettävä fysiikkaa ja erityisesti, kuten jotkut asiantuntijat selittävät, energiansäästön periaate, joka kuulostaa varmasti sinusta ja mikä selittää, että eristetyn järjestelmän energia on aina säilynyt. Tämä periaate kertoo meille esimerkkinä, että jos pystyisimme suunnittelemaan järjestelmän, johon voimme laittaa vain yhden lasin, siinä ei ole kitkaa, ja se pyörii noin 5 kierrosta sekunnissa, koska ei ole ulkoinen vaikutus, se pyörii aina samalla nopeudella.
Kuvittele, että lasillamme on jaettu kahtia. Ulkoisia vaikutuksia ei vieläkään ole, joten tämä kääntymisnopeus tulisi säilyttää. Tällä tavoin, jos toinen lasista pyörii edelleen 5 kierrosta sekunnissa, toinen ei voi pyöriä, koska käännökset olisi ilmestynyt tyhjästä, mitä fysiikan mukaan ei voi tapahtua. Pohjimmiltaan tämä periaate kertoo meille, että jos tiedämme yhden lasin pyörimisnopeuden, tiedät automaattisesti, mikä on toinen, koska se on kietoutunut toisiinsa.
Vaikka kenties esimerkki ei ole kovin hyvä, toivon, että olet ymmärtänyt sen, se auttaa meitä tietämään, että vaikka kubittien tiloja voi olla useita, totuus on, että Yhden tilan tunteminen auttaa meitä tuntemaan tarkalleen toisen tilanniin kaukana se voi olla.
Nyt tämä voi muuttua hieman monimutkaisemmaksi, koska tiedämme esimerkissämme, että yhdellä kyseessä olevista aluksista on erityinen pyörimisnopeus ja -suunta, mikä ei kvanttimaailmassa ole enää totta. kahdella yksiköllä tässä maailmassa voi olla useita päällekkäisiä nopeuksia ja pyörimissuuntia, tapahtuu, että nopeuden mittaamisen hetkellä kiinnitämme suunnan.
Kvanttifysiikka voi silti olla paljon monimutkaisempi tilan päällekkäisyys, mutta totuus on, että fysiikan tasoni on vähän rajoitettu, vaikka luulenkin, että vaikka olisit fyysikko, saatat löytää epätarkkuuksia, mielestäni käsite on ollut selvää jatkaa kvanttilaskennalla.
Kun olemme käsitelleet fysiikan teoriaa hetken, on aika jatkaa kvanttilaskennalla ja qubiteillä ymmärtää miksi tämä tekniikka voi olla niin tehokas. Kuvittele, että meillä on kubitteja, kuten olemme aiemmin maininneet, pelkkä tosiasia esimerkiksi neljänneksen käännöksen kääntämisestä aiheuttaisi sen pystysuoran ja vaakasuoran pyörimisen muuttumisen, mikä antaa meille seurauksena, että syöttöoperaation kanssa , saamme kaksi tulosta.
Jos monimutkaistamme ongelmaa vielä hieman lisäämällä yhtälöön uuden kiintolevyn, meillä on, että jokaisella on useita tiloja, oma pystysuora ja vaakasuuntainen värähtely sekä toisen kubitin pystysuora ja vaakasuuntainen värähtely nyt kääntämällä yhtä niistä neljänneskierros Neljä parametria muokataan, mikä tarkoittaa, että syöttötoiminnolla voidaan suorittaa neljä operaatiota.
Lisäämällä operaatioon uusia qubittejä, se voi kasvaa eksponentiaalisesti vain yhdellä syöttötoiminnolla suoritettavien toimintojen suhteen. Kuvittele, että saamme järjestelmän, jossa meillä on n qubittiä, joissa n on satunnaisesti valitsemasi numero, kuten olemme aiemmin kommentoineet, kiitti tallentaa tietoja sen pystysuorasta ja vaakasuorasta värähtelystä sekä kaikista järjestelmän kubiteista, joten muutos, johon voisimme päästä suorita 2 nostotoimintoa.
Jättämällä kaikki tämä teoria sivuun ja panemalla kaikki tämä käytäntöön, kuvittele, että onnistut luomaan WPA2-PSK-avaimen WiFi-signaalillesi. Tämä avain on luotu täysin satunnaisella tavalla ilman todellisia sanoja eikä mitään ohjelmaa maailmassa pystyy suorittamaan sanakirjahyökkäyksiä, voi tietää sen. Ilmeisesti ja asiantuntijoiden mukaan perinteinen tietokone voi viedä 10-merkkisen salasanan vuoden raakavoimat. Jos tämä tietokone käyttää tavallisten laitteiden sijasta kvanttilaskentaa, se vie useita sekunteja ratkaisun löytämisessä.
Minne kvanttilaskenta vie meidät?
Totuus on, että tällä hetkellä kukaan ei tiedä, mitä meidän pitäisi odottaa niin uudelta tekniikalta kuin tämäkin, ehkäpä paras tapa ymmärtää, missä olemme, on yrittää puhua kaikista uutisista, joita suuret teknologiayritykset ovat esittäneet Viime kuukausina tutkijaryhmät työskentelivät väsymättä kvanttilaskennan kehittämisen ja kehittämisen suhteen sekä laitteisto- että ohjelmistotasolla.
Uusimpien teosten mukaan Google on kommentoinut jonkinlaista uutuutta, tällä alalla havaitsemme, että he kirjaimellisesti toivovat tulla yritykseksi, jolla on eniten kapasiteettia kvanttilaskennassa lyhyellä aikavälillä. Näin on, että he toivovat pääsevänsä tähän ensimmäiseen vaiheeseen tänä vuonna 2017 vaikuttavan D-Wave-kehityksensä ansiosta, joka on juuri saanut uuden uuden kuuden megatavun siru.
Jos jatkamme Googlen kavereiden viimeisimmällä julkaisulla, havaitsemme, että tämä on vasta ensimmäinen askel, koska ilmeisesti he ovat onnistuneet kehittämään uuden valmistusmenetelmän, joka sallisi heidän, tai ainakin John Martinis on ilmaissut tämän. , Googlen kvanttilaskennan tutkimusryhmän johtaja, kehittyä paljon nopeammin. Tämä antaa heille mahdollisuuden työskennellä tänään uusien sirumallien kanssa välillä 30-50 köbittiä.
Toisaalta Google ei unohda, että riippumatta siitä, kuinka paljon laitteistovoimaa saat, tarvitset ohjelmisto se voi olla par-arvoinen, ja tämän tyyppisen järjestelmän erikoistumisen vuoksi emme tällä hetkellä tiedä varmasti, kuinka kehittää kieltä, joka kykenisi hyödyntämään tämän tekniikan kaikkia erityispiirteitä, vaikkakin vähitellen on myös saavutettu ottamaan uusia toimia tällä alalla, joilla voi olla erityinen vaikutus ja joita voidaan käyttää esimerkiksi turvallisuudessa, salauksessa tai tekoälyssä.
Jättämällä Google syrjään, meidän on jatkettava puhumista IBM, yritys, joka ei ehkä yleensä mene taisteluun edistymisensä kanssa ja joka saattaa tuntua menevän vähän "omalla tavallaan", mutta joka on saavuttanut varsin merkittäviä edistysaskeleita esimerkiksi ajatuksen saada kaikenlaisia kehittäjiä mukana. Hänen on juuri ajatus luo a Kotisivut missä kuka tahansa käyttäjä voi laittaa viiden megatavun sirunsa testiin.
Suhteen MicrosoftMuutama kuukausi sitten meillä oli tietoa siitä, että he työskentelivät edelleen omalla tavallaan ymmärtää kvanttilaskennan ja lyödä vetoa täysin eri polulla kuin kilpailijat kuljettavat tällä erikoisella kilpailulla, kuten Google tai IBM. Pääajatuksena oli työskennellä skaalautuva kvanttilaskenta. Tämän idean kehittämiseksi yritys oli palkannut useita tunnettuja tutkijoita kehittämään ns topologiset qubitit, järjestelmä, joka perustuu sellaisten hiukkasten lomitukseen, joita kutsutaan kenellekään, jotka fysiikan mukaan ovat olemassa vain kahdessa ulottuvuudessa.
Haluaisin lopulta lopettaa vision, jolla heillä on Intel, jossa he panostavat suoraan piitransistoreiden käyttöön myös tässä uudessa tekniikassa tai mielenkiintoisessa projektissa, jonka komissio on kehittänyt ja toteuttanut Bristolin yliopisto ja NTT Company Mistä he ovat onnistuneet kehittämään fotonisen sirun, joka voisi olla perusta monitehtävälle kvanttilaskennassa. Kerro yksityiskohtaisesti, että vastuuhenkilöiden mukaan tämän uuden sirun käytön ansiosta työpaikat, jotka tähän asti kesti koko vuoden, voidaan suorittaa vain muutamassa tunnissa, mikä osoittaa niiden monimutkaisuuden. varsinkin sen mahtava voima.
Huolimatta siitä, että miniatyroinnilla, prosessin optimoinnilla ja muilla näkökohdilla pyritään edelleen saavuttamaan vuosi toisensa jälkeen voidakseen kehittyä ja tarjota yhä tehokkaampia tietokoneita, totuus on, että tulevaisuus on tuoda tämä tekniikka kaikkiin koteihin. Vielä on nähtävissä, onnistuuko Google todella kehittämään 50-bittinen siru tämän vuoden loppuun mennessä, vaikka meidän on tunnustettava, että tämä yritysluokka on asiantuntijoita tekemään huomenna mielestämme mahdotonta tänään.