A kvantumszámítógépek képességei
A kvantumszámítógépek nem váltják fel a klasszikus számítástechnikai gépeket,
- Strukturálatlan adatok keresése tömbökben azfénykép, videó, hang, szöveges fájlok jelölés nélkül. A nagyszámú fájlok keresése és elemzése a formátumok, nyelvek, kontextus és egyéb paraméterek töredezettségével jár. De nyilvánvaló, hogy a mennyiségek évről évre nőnek, és ez a legfontosabb információ a tudósok, marketingszakemberek és biztonsági szakemberek számára. Feltételezhető, hogy a kvantumszámítógépek könnyen végrehajtanak párhuzamosan több műveletet, és gyorsabban keresnek az ilyen adatbázisokban.
- Optimalizálás:keresse meg a legjobb megoldást, figyelembe véve a kívánt eredményt és a korlátozásokat. Ez javítja a szállítást, segíti a döntéshozatalt a gyorsan változó piacokon, és jobban kezeli a forgalmi áramlásokat.
- Kvantumrendszerek modellezése, beleértvemint például új anyagok vagy gyógyszerek molekulái. Egy kvantumszámítógép nagyszerű lenne az ilyen rendszerek bonyolultságának és bizonytalanságának kezelésére. Ez magában foglalja a kémiai reakciók és a fizikai kölcsönhatások modellezését is.
- Hihetetlenül nehéz matematikai feladatok megoldásaklasszikus számítógépekhez. Ez a kvantumszámítógépek egyik fontos tulajdonsága, amely új lapot nyit a kriptográfiában – a leggyakoribb titkosítási rendszerek sérülékenyek lesznek.
Az eddigi legerősebb kvantumprocesszort az IBM készítette, és 127 qubites.
Fizikai alapok: Essentials
Mi teszi lehetővé a kvantumszámítógépek számára a problémák jobb, gyorsabb és hatékonyabb megoldását, mint a klasszikus gépek? Mi biztosítja a kvantumfölényt?
A kvantumszámítás, ahogy a neve is sugallja,a kvantumfizika folyamatain alapul. A kvantumfizika posztulátuma szerint a mérés pillanatáig egy elektron (vagy más legkisebb részecske, például foton) nem rendelkezik egyértelmű koordinátákkal, hanem a pálya minden pontján egyidejűleg helyezkedik el. A részecske összes állapotának összegének ezt a területét elektronfelhőnek nevezzük. Leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy ez az elektronfelhő egy fizikai qubit (q-bit, kvantumbit) - az információ alapegysége a kvantumszámítástechnikában.
A qubitek ugyanazt a szerepet töltik be a kvantumszámítástechnikábanmint a bitek a klasszikus számítástechnikában. De ha a klasszikus bitek binárisak, és csak 0 vagy 1 pozícióban lehetnek, akkor a qubitek az összes lehetséges állapot szuperpozíciójában vannak. Ezért a kvantumszámítógép nem szekvenciális felsorolással oldja meg a problémát, hanem úgy, hogy sok lehetséges lehetőséget egyszerre mérlegel. Természetesen a számítási sebesség radikálisan megnő.
Egy másik fontos tulajdonság az összefonódás.Ez a jelenség a kvantumrészecskék olyan tulajdonságát írja le, amikor a távoli részecskék együttes mérésének eredményei korrelációt mutatnak, míg a részecskék külön-külön végzett mérései teljesen véletlenszerűek. Minél több qubitet sikerül összekeverni, egyetlen rendszert létrehozva, annál erősebbnek bizonyul a számítógép, és annál összetettebb feladatokat tud megoldani.
A qubitek ugyanazt a szerepet töltik be a kvantumszámításban, mint a bitek a klasszikus számítástechnikában
Jelenlegi állapot és problémák
A médiában folyamatosan mindenről információ jelenik megúj fejlemények a kvantumszámítástechnikában – például 2019 végén a Google hangosan bejelentette a kvantumfölény elérését. A valóság azonban az, hogy a kvantumszámítógépek eddig csak nagyon speciális problémákat oldanak meg.
Például a fotóriportok terjesztésének algoritmusa,amelyet Kínában mutattak be a Jiuzhang számítógépen. Ez a probléma egyike azoknak, amelyeket a kvantumfölény bemutatására javasoltak. A kvantumszámítógépek pedig sokkal hatékonyabban birkóznak meg az ilyen feladatokkal, mint a szuperszámítógépek.
De míg a kvantumszámítógép kiszámítja a tulajdonságokatanyagok, hanem csak a legegyszerűbbek és legismertebbek. És nincs elegendő teljesítmény a kívánt tulajdonságokkal rendelkező anyagok létrehozásához vagy a logisztikai folyamatok optimalizálásához. Az eddigi legerősebb kvantumprocesszort az IBM készítette, és 127 qubites. A cikk elején említett problémák megoldásához pedig több ezer qubitre lesz szükség. Nem mondhatjuk el azonban, hogy a kvantumszámítástechnika területén az elmúlt tíz évben óriási előrelépés történt, és egyelőre nincs látható akadálya a fejlődésnek.
De problémák biztosan vannak.Például egy olyan kvantum memória létrehozásáról van szó, amely lehetővé tenné egy adott probléma megoldásához való visszatérést és a számítások eredményeinek tárolását. A rendszerméretezés, a koherenciaidő növelése, hibajavítás kérdései - a számítási teljesítmény növekedése mindettől függ. A szoftveres részben is sok kérdés merül fel, hiszen ahhoz, hogy a számítások eredményeivel dolgozhassunk, a kvantumszámításban nyert adatokat kell „lefordítanunk” a klasszikus számítások nyelvére. És még mindig óriási a munkaterület.
Egy szuperszámítógép nem tud mindent, de egy csomó problémát megold
Amikor a valóság folyamatosan változik körülötte,Egy naiv kérdést szeretnék feltenni - egy kellően erős kvantumszámítógép képes lenne mindezt előre "megjósolni"? Válasz: nem, egyetlen számítógépes rendszernek sincs meg az előrelátás ajándéka.
De ez pontosan egy ilyen gyorsan változóEbben a helyzetben egy kvantumszámítógép segítene a piacon az optimális stratégia kiválasztásában, megtalálná a legjobb logisztikai lehetőségeket, ami különösen értékes olyan körülmények között, amikor a közlekedési piacon bizonytalan a helyzet. De egyelőre nincs olyan nagy teljesítményű kvantumgép, amely képes lenne megbirkózni ilyen feladatokkal a világ egyetlen országában sem. És a következő években nem valószínű, hogy megjelenik.
Olvass tovább:
A tudósok egy fekete lyukat találtak, amely 50-szer nagyobb, mint a galaxisok
A fizikusok kimutatták, hogy a víz alacsony hőmérsékleten két folyadékká alakul
Oroszország feltalált egy olyan ötvözetet, amely képes ellenállni a termonukleáris reaktor energiájának