Квантовые процессоры - главный инструмент развития нанотехнологий!!!!

Опубликовано 13.05.2012
Сергей Королев   |   просмотров - 5299,   комментариев - 0
Квантовые процессоры - главный инструмент развития нанотехнологий!!!!

Работы по созданию квантовых компов ведутся уже относительно издавна. Преимуществом этих суперкомпьютеров, пока исключительно в теории, является неописуемая скорость обработки информации, которая должна позволить им в дальнейшем решать задачки, непосильные даже для самых современных суперкомпьютеров.

Принципиальным различием квантовых компов от современных является внедрение так именуемых квантовых битов, ку битов, заместо двоичной системы представления информации в виде 0 и 1.

Кубиты, в отличие от битов - единичных ячеек инфы в современных компьютерах - могут не только лишь находиться в одно и то же время в 2-ух разных состояниях (0 и 1), но и испытывать состояние так именуемого квантового запутывания.

Это состояние кубитов проявляется в том, что, будучи разбитыми большенными расстояниями, на которых никакие физические силы их уже не связывают, кубиты ведут себя так, будто бы меж ними происходит какое-то взаимодействие, а изменение состояния одной частички в системе приводит к закономерному изменению состояния другой.

Это явление до сего времени остается почти во всем таинственным для физиков - ученым пока непонятно, как конкретно и с какой скоростью происходит передача инфы о состоянии одной частички к другой, но ничто не мешает им пробовать применить его, руководствуясь долголетним опытом наблюдений.

До сего времени в качестве кубитов в собственных опытах по квантовым вычислениям ученым приходилось использовать достаточно экзотичные объекты - переохлажденные заряженные атомы, ионы, удерживаемые при помощи сильных магнитов и лазеров.

Традиционные компьютерные системы, у истока которых стояла IBM, основаны на логических элементах, которые могут находиться одновременно только в одном состоянии, трактуемом, например, как «0» или «1». Будущее компьютеров — квантовые вычисления (идея квантового компьютера была предложена ещё в 1980 году советским математиком Ю. И. Маниным) — основано на квантовых битах (кубитах), которые могут одновременно (см. кот Шрёдингера) находиться в состояниях «0» и «1»; это их свойство получило название «суперпозиции». Таким образом, компьютерная система из двух кубитов может осуществить четыре вычисления одновременно, из трёх кубитов — восемь вычислений и т. д. Вообще, при увеличении количества кубитов вычислительная способность компьютера будет возрастать экспоненциально.

Длительное время исследователи IBM работали над проблемой квантовой декогерентности — возникновения ошибок в вычислениях, вызванных влиянием таких факторов, как тепло, электромагнитное излучение, дефекты материалов т. д. Сейчас же инженеры достигли такого уровня производительности и стабильности квантовых устройств, который является минимально необходимым для реализации действующего квантового компьютера.

Главным направлением работы было увеличение временного периода, когда у кубита возможно длительное время сохранять его квантово-механические свойства при помощи экспериментирования с химической чистотой полупроводниковых элементов. По словам одного из учёных IBM, участвующих в проекте квантового компьютера, Матиаса Стеффена (Matthias Steffen), уже сейчас квантовые вычисления перестают быть лишь объектом лабораторных исследований.

Мало того, в IBM совместно с Йелльским университетом также работают над «трёхмерным» сверхпроводящим кубитом (3D qubit), число одновременных состояний которого больше числа квантовых состояний обычного кубита. При этом для «обычных» кубитов инженеры уже реализовали одну из будущих основных логических операций квантовых компьютеров — controlled-NOT (CNOT) и, по-видимому, есть все основания ожидать, что IBM сможет повторить историю более чем полувековой давности, снова создав компьютеры — только уже на совсем другом уровне.

Учёные-физики из института NIST заявили о создании «универсального», квантового двукубитного процессора, которому под силу выполнение несложных программ, разрешенных правилами квантовой механики, но и их существует громадное количество.

Ранние версии подобных квантовых процессоров проектировались под конкретную задачу, поэтому их функциональные возможности были крайне ограничены рамками небольшого подмножества простейших операций для двух кубитов. Для пояснения, кубит (квантовый бит) – самый маленький элемент сохранения информации в новейшем квантовом компьютере, имеет два собственных состояния. Это первый процессор, превышающий 1 кубит, шаг к манипулированию большим числом кубитов.

Универсальность физики доказали стандартным приемом, характерным, например, для социологии: сделали выборку из общего числа двухкубитных программ, используя генератор случайных чисел – это 160 особых последовательностей операций. Программы также были протестированы с помощью 15 различных исходных состояний. Обыкновенный компьютер с помощью заложенной в него модели контроля следил за действиями квантового процессора. Цель – доказать, что квантовый процессор одинаково работает со всеми программами, чтобы создатели не могли помогать процессору «избегать» неподходящих задач.

Квантовые компьютеры, когда они будут созданы – это новая техническая революция в нашем мире. Возможности вычислительной математики станут почти безграничны. Квантовый компьютер легко прочитает любую сложнейшую криптограмму или банковский код. Новый двухкубитный процессор может стать основой для более мощного мультикубитного процессора в будущем квантовом компьютере. А пока это отличный симулятор, представляющий силы взаимодействия в квантовой системе, объясняющий любые квантовые процессы. России, судя по всему, техническая революция не нужна!!!


Комментарии:

Пока комментариев нет. Станьте первым!