Lilemo tse leshome hamorao ha ho motho ea tsebang hore na neng

Motho ea nang le tsebo e fokolang ea balileng letoto la lingoliloeng tse mabapi le lik’homphieutha tsa quantum a ka ’na a fumana maikutlo a hore ena ke mechine e “sothong” e sebetsang ka tsela e tšoanang le ea lik’homphieutha tse tloaelehileng. Ha ho letho le ka bang phoso ho feta. Ba bang ba bile ba lumela hore ha ho na likhomphutha tsa quantum hajoale. 'Me ba bang baa ipotsa hore na li tla sebelisetsoa eng, kaha ha lia etsetsoa ho nkela litsamaiso tsa zero-one sebaka.

Hangata re utloa hore likhomphutha tsa pele tsa 'nete le tse sebetsang hantle tsa quantum li tla hlaha nakong ea lilemo tse ka bang leshome. Leha ho le joalo, joalokaha Linley Gwennap, mohlahlobisisi e moholo oa Linley Group a hlokometse sehloohong seo, “ha batho ba re k’homphieutha ea quantum e tla hlaha ka mor’a lilemo tse leshome, ha ba tsebe hore na e tla etsahala neng.”

Ho sa tsotellehe boemo bona bo sa hlakang, moea oa tlhōlisano bakeng sa seo ho thoeng ke. puso ea quantum. Ka ho ameha ka mosebetsi o mongata le tsoelo-pele ea Machaena, tsamaiso ea US e ile ea fetisa Molao oa Naha oa Boipiletso oa Naha ka Tšitoe e fetileng.1). Tokomane ena e reretsoe ho fana ka ts'ehetso ea mmuso bakeng sa lipatlisiso, nts'etsopele, lipontšo, le ts'ebeliso ea khomphutha ea quantum le mahlale. Lilemong tse leshome tsa boselamose, mmuso oa Amerika o tla sebelisa libilione ho aha meaho ea komporo ea quantum, tikoloho le ho thaotha batho. Bahlahisi bohle ba ka sehloohong ba likhomphutha tsa quantum - D-Wave, Honeywell, IBM, Intel, IonQ, Microsoft le Rigetti, hammoho le baetsi ba li-algorithms tsa quantum 1QBit le Zapata ba amohetse sena. Morero oa Naha oa Quantum.

Bo-pula-maliboho ba D-Wave

Ka 2007, D-Wave Systems e ile ea hlahisa chip ea 128-qubit (2), ho bitsoa k'homphieutha ea pele ea quantum lefatšeng. Leha ho le joalo, ho ne ho sa tiisehe hore na e ka bitsoa joalo - ke ts'ebetso ea eona feela e bontšitsoeng, ntle le lintlha leha e le life tsa moralo oa eona. Ka 2009, D-Wave Systems e ile ea theha mokhoa oa ho batla litšoantšo oa "quantum" bakeng sa Google. Ka May 2011, Lockheed Martin o ile a fumana k'homphieutha ea quantum e entsoeng ke D-Wave Systems. D-wave e le 'ngoe bakeng sa $ 10 milione, ha a ntse a saena konteraka ea lilemo tse ngata bakeng sa ts'ebetso ea eona le nts'etsopele ea li-algorithms tse amanang.

Ka 2012, mochine ona o bontšitse mokhoa oa ho fumana molek'hule ea protheine ea helical e nang le matla a tlaase ka ho fetisisa. Bafuputsi ba D-Wave Systems ba sebelisa litsamaiso tse nang le linomoro tse fapaneng qubits, e ile ea etsa lipalo tse ngata tsa lipalo, tseo tse ling tsa tsona li neng li feta hōle matla a lik’homphieutha tsa khale. Leha ho le joalo, qalong ea 2014, John Smolin le Graham Smith ba ile ba hatisa sehlooho se reng mochine oa D-Wave Systems e ne e se mochine. Nakoana kamora moo, Fisiks of Nature e ile ea hlahisa liphetho tsa liteko tse pakang hore D-Wave One e ntse e le ...

Tlhahlobo e 'ngoe e entsoeng ka June 2014 ha e bontše phapang pakeng tsa k'homphieutha ea khale le mochine oa D-Wave Systems, empa k'hamphani e ile ea arabela hore phapang e ne e bonahala feela bakeng sa mesebetsi e rarahaneng ho feta e rarollotsoeng tekong. Mathoasong a 2017, k'hamphani e ile ea senola mochine o bonahalang o na le Li-qubits tse likete tse 2e neng e le makhetlo a 2500 ka potlako ho feta algorithms ea khale ka ho fetisisa. Hape, likhoeli tse peli hamorao, sehlopha sa bo-rasaense se ile sa paka hore papiso ena e ne e sa nepahala. Bakeng sa ba nang le lipelaelo tse ngata, lits'ebetso tsa D-Wave e ntse e se likhomphutha tsa quantum, empa tsa bona ketsiso ho sebelisa mekhoa ea khale.

Moloko oa bone oa tsamaiso ea D-Wave o sebelisa quantum annealings'me linaha tsa qubit li hlokomeloa ka li-circuits tsa superconducting quantum (tse thehiloeng ho seo ho thoeng ke li-junctions tsa Josephson). Ba sebetsa tikolohong e haufi le zero e felletseng mme ba ithorisa ka sistimi ea 2048 qubits. Qetellong ea 2018, D-Wave e ile ea hlahisoa 'marakeng HLAKOLA, ke hore, ea hau tikoloho ea ts'ebeliso ea nako ea sebele ea quantum (KAE). Tharollo ea leru e nolofalletsa bareki ba kantle ho fihlella komporo ea quantum ka nako ea nnete.

Ka Pherekhong 2019, D-Wave e phatlalalitse moloko o latelang  Pegasus. E phatlalalitsoe e le "tsamaiso ea khoebo e pharalletseng ka ho fetesisa lefatšeng ka bophara" e nang le likhokahano tse leshome le metso e mehlano ka qubit ho fapana le tse tšeletseng, ka tse fetang 5 qubits le ho bulela phokotso ya lerata boemong bo neng bo sa tsejwe pele. Sesebelisoa se lokela ho hlaha se rekisoa bohareng ba selemo se tlang.

Li-Qubits, kapa li-superpositions hammoho le ho tšoasa

Lisebelisoa tse tloaelehileng tsa k'homphieutha li itšetlehile ka lipakete kapa likaroloana tsa boitsebiso, e 'ngoe le e' ngoe e emela karabo e le 'ngoe ea e kapa che. Li-processor tsa Quantum li fapane. Ha ba sebetse lefatšeng le le leng feela. lesapo la setsoe, karolo e nyenyane ka ho fetisisa le e sa arohaneng ea boitsebiso ba quantum ke mokhoa o hlalositsoeng oa mahlakore a mabeli sebaka sa hilbert. Ka hona, e fapane le ho otla ha khale ka hore e ka ba ho boemo bofe kapa bofe linaha tse peli tsa quantum. Mohlala oa 'mele oa qubit hangata o fanoa e le mohlala oa karoloana e nang le spin ½, joalo ka electron, kapa polarization ea photon e le' ngoe.

Ho sebelisa matla a li-qubits, o tlameha ho li hokahanya ka mokhoa o bitsoang pherekano. Ka qubit e 'ngoe le e' ngoe e ekelitsoeng, matla a ho sebetsa a processor habeli ka bobona, kaha palo ea li-entanglements e tsamaisana le ho kenngoa ha qubit e ncha le linaha tsohle tse seng li ntse li le teng ho processor (3). Empa ho theha le ho kopanya qubits ebe o ba bolella ho etsa lipalo tse rarahaneng ha se mosebetsi o bonolo. Ba sala e nang le kutlo haholo ho tshusumetso ya kantlee ka lebisang liphosong tsa lipalo 'me, boemong bo bobe ka ho fetisisa, ho senyeha ha li-qubits tse kentsoeng, i.e. nyenyefatsoe leng thohako ea sebele ea litsamaiso tsa quantum. Ha li-qubits tse eketsehileng li eketsoa, ​​liphello tse mpe tsa matla a ka ntle lia eketseha. Tsela e 'ngoe ea ho sebetsana le bothata bona ke ho thusa ho eketsehileng qubits "LAOLI"eo mosebetsi wa yona eleng ho lekola le ho lokisa sephetho.

3. Kemiso ea tšoantšetso ea tsamaiso ea 50-qubit IBM

Leha ho le joalo, sena se bolela hore ho tla hlokahala likhomphutha tse matla haholoanyane tsa quantum, tse thusang ho rarolla mathata a rarahaneng, joalo ka ho tseba hore na limolek'hule tsa protheine li mena joang kapa ho etsisa tšebetso ea 'mele ka har'a liathomo. haholo. Tom Watson oa Univesithi ea Delft e Netherlands haufinyane o bolelletse Litaba tsa BBC:

-

Ka bokhutšoanyane, haeba lik'homphieutha tsa quantum li tla tloha, u lokela ho tla le mokhoa o bonolo oa ho hlahisa li-processor tse kholo le tse tsitsitseng tsa qubit.

Kaha li-qubits ha li tsitsa, ho thata haholo ho theha sistimi e nang le tse ngata tsa tsona. Kahoo haeba, qetellong, qubits e le khopolo ea quantum computing e hlōleha, bo-rasaense ba na le mokhoa o mong: qubit quantum gates.

Sehlopha se tsoang Univesithing ea Purdue se phatlalalitse thuto ho npj Quantum Information e hlalosang pōpo ea bona. Bo-rasaense ba lumela seo lintlhaho fapana le li-qubits, li ka ba teng linaheng tse fetang tse peli-ka mohlala, 0, 1, le 2-'me bakeng sa boemo bo bong le bo bong bo ekelitsoeng, matla a computational a qudit e le 'ngoe a eketseha. Ka mantsoe a mang, o hloka ho kenyelletsa le ho sebetsana le palo e lekanang ea tlhahisoleseling. kganya e nyane ho feta qubits.

Ho theha heke ea quantum e nang le qudit, sehlopha sa Purdue se kentse li-qudits tse 'nè ho li-photon tse peli tse ferekaneng ho latela makhetlo le nako. Sehlopha se khethile li-photon hobane ha li ame tikoloho ha bonolo, 'me ho sebelisa libaka tse ngata ho lumella ho hoholeha ka li-photon tse fokolang. Heke e phethiloeng e ne e e-na le matla a ho sebetsana le li-qubits tsa 20, le hoja e ne e hloka feela li-qudits tse 'nè, tse nang le botsitso bo eketsehileng ka lebaka la tšebeliso ea li-photon, e leng se etsang hore e be mokhoa o tšepisang oa lik'homphieutha tsa quantum nakong e tlang.

Lithaba tsa silicon kapa ion

Le hoja e se motho e mong le e mong ea nang le maikutlo ana, tšebeliso ea silicon ho etsa lik'homphieutha tsa quantum e bonahala e na le melemo e meholo, kaha theknoloji ea silicon e thehiloe hantle 'me indasteri e kholo e se e ntse e amahanngoa le eona. Silicon e sebelisoa ho Google le IBM quantum processors, leha e pholile ho fihlela mocheso o tlase haholo ho bona. Ha se thepa e loketseng bakeng sa litsamaiso tsa quantum, empa bo-rasaense ba ntse ba sebetsa ho eona.

Ho latela sengoliloeng sa morao tjena ho Nature, sehlopha sa bafuputsi se sebelisitse matla a microwave ho hokahanya likaroloana tse peli tsa elektronike tse emisitsoeng ka silicon ebe ba li sebelisa ho etsa lipalo tsa liteko. Sehlopha, se neng se kenyelletsa, haholo-holo, bo-rasaense ba Univesithing ea Wisconsin-Madison "ba emisitse" li-qubits tse le 'ngoe tsa elektronike mohahong oa silicon, o neng o khethoa ke matla a mahlaseli a microwave. Boemong bo phahameng, elektrone ka nako e le 'ngoe e ne e potoloha lilepe tse peli tse fapaneng. Joale li-qubits tse peli li ile tsa kopanngoa 'me tsa hlophisoa ho etsa lipalo tsa liteko, ka mor'a moo bafuputsi ba bapisa lintlha tse hlahisoang ke tsamaiso le data e fumanoang k'homphieutheng e tloaelehileng e etsang lipalo tse tšoanang tsa teko. Ka mor'a ho lokisa lintlha, lenaneo le ka etsoa processor ea silicon ea quantum tse peli.

Leha liperesente tsa liphoso li ntse li phahame haholo ho feta tseo ho thoeng ke maraba a ion (lisebelisoa tse bolokang likaroloana tse qositsoeng ka nako e itseng, joalo ka li-ion, lielektrone, protons) kapa likhomphutha.  e ipapisitse le li-superconductors tse kang D-Wave, katleho e ntse e hlolla kaha ho khetholla li-qubits ho lerata la kantle ho thata haholo. Litsebi li bona menyetla ea ho eketsa le ho ntlafatsa tsamaiso. 'Me ts'ebeliso ea silicon, ho ea ka pono ea thekenoloji le moruo, ke ea bohlokoa haholo mona.

Leha ho le joalo, ho bafuputsi ba bangata, silicon ha se bokamoso ba lik'homphieutha tsa quantum. Ka December selemong se fetileng, ho ile ha hlaha tlhahisoleseding ea hore baenjiniere ba k'hamphani ea Amerika IonQ ba sebelisitse ytterbium ho theha k'homphieutha e hlahisang lihlahisoa tse ngata ka ho fetisisa lefatšeng, ho feta mekhoa ea D-Wave le IBM.

Sephetho e bile mochini o nang le athomo e le 'ngoe sefing sa ion (4) e sebelisa qubit ea data e le 'ngoe bakeng sa khouto, 'me li-qubits li laoloa le ho lekanyetsoa ho sebelisoa li-pulse tse khethehileng tsa laser. Khomphuta e na le mohopolo o ka bolokang li-qubits tse 160 tsa data. E ka boela ea etsa lipalo ka nako e le 'ngoe ho 79 qubits.

4. Morero oa leraba la IonQ ion

Bo-rasaense ba tsoang IonQ ba ile ba etsa tlhahlobo e tloaelehileng ea seo ho thoeng ke Bernstein-Waziraniego algorithm. Mosebetsi oa mochine e ne e le ho hakanya palo pakeng tsa 0 le 1023. Likhomphutha tsa khale li nka likhakanyo tse leshome le motso o mong bakeng sa nomoro ea 10-bit. Lik'homphieutha tsa Quantum li sebelisa mekhoa e 'meli ho hakanya sephetho ka bonnete ba 100%. Tekong ea pele, komporo ea IonQ quantum e ile ea hakanya karolelano ea 73% ea linomoro tse fanoeng. Ha algorithm e tsamaisoa bakeng sa nomoro leha e le efe pakeng tsa 1 le 1023, tekanyo ea katleho bakeng sa k'homphieutha e tloaelehileng ke 0,2%, ha IonQ e le 79%.

Litsebi tsa IonQ li lumela hore litsamaiso tse thehiloeng holim'a maraba a ion li phahametse lik'homphieutha tsa silicon quantum tseo Google le lik'hamphani tse ling li li hahang. Matrix a bona a 79-qubit a feta processor ea Google ea Bristlecone quantum ka li-qubits tse 7. Sephetho sa IonQ le sona sea thabisa ha ho tluoa ho nako ea sistimi. Ho ea ka baetsi ba mochine, bakeng sa qubit e le 'ngoe, e ntse e le 99,97%, e bolelang tekanyo ea phoso ea 0,03%, ha liphello tse ntle tsa tlhōlisano li lekana le 0,5%. Sekhahla sa phoso ea 99,3-bit bakeng sa sesebelisoa sa IonQ e lokela ho ba 95%, athe boholo ba tlholisano ha bo fete XNUMX%.

Ho bohlokoa ho eketsa hore, ho latela bafuputsi ba Google quantum supremacy - ntlha eo k'homphieutha ea quantum e sebetsang ho feta mechine e meng eohle e fumanehang - e se e ka finyelloa ka k'homphieutha ea 49-qubit quantum, hafeela tekanyo ea phoso lihekeng tse peli tsa qubit e ka tlase ho 0,5%. Leha ho le joalo, mokhoa oa ion trap ka har'a komporo ea quantum o ntse o tobane le litšitiso tse kholo tseo o lokelang ho li hlola: nako e liehang ea ts'ebetso le boholo bo boholo, hammoho le ho nepahala le ho senyeha ha theknoloji.

Stronghold of ciphers lithakong le liphello tse ling

Ka Pherekhong 2019 ho CES 2019, CEO oa IBM Ginni Rometty o phatlalalitse hore IBM e se e ntse e fana ka sistimi e kopaneng ea komporo ea quantum bakeng sa tšebeliso ea khoebo. Lik'homphieutha tsa IBM quantum5) li fumaneha New York e le karolo ea sistimi IBM Q System One. Ka ho sebelisa Setsi sa Q Network le Q Quantum Computational Center, bahlahisi ba ka sebelisa software ea Qiskit habonolo ho bokella li-algorithms tsa quantum. Ka hona, matla a komporo ea likhomphutha tsa IBM quantum a fumaneha joalo ka tšebeletso ea cloud computing, theko e utloahalang.

D-Wave le eona esale e fana ka lits'ebeletso tse joalo ka nako e telele, 'me libapali tse ling tse kholo (tse kang Amazon) li ntse li rera linyehelo tse tšoanang tsa maru a quantum. Microsoft e ile ea tsoela pele ka kenyelletso Q # puo ea lenaneo (e bitsoa joalo) e ka sebetsang le Visual Studio mme e sebetsa ho laptop. Baetsi ba mananeo ba na le sesebelisoa sa ho etsisa li-algorithms tsa quantum le ho theha borokho ba software lipakeng tsa classical le quantum computing.

Leha ho le joalo, potso ke hore na lik’homphieutha le matla a tsona a khomphutha li ka ba molemo bakeng sa eng? Phuputsong e hatisitsoeng ka October koranteng ea Science, bo-rasaense ba IBM, Univesithi ea Waterloo le Technical University ea Munich ba lekile ho lekanya mefuta ea mathata ao lik'homphieutha tsa quantum li bonahalang li loketse ho rarolla.

Ho ea ka thuto, lisebelisoa tse joalo li tla khona ho rarolla bothata linear algebra le mathata a ho ntlafatsa. E utloahala e sa hlaka, empa ho ka 'na ha e-ba le menyetla ea ho fumana tharollo e bonolo le e theko e tlaase litabeng tseo hona joale li hlokang boiteko bo bongata, lisebelisoa le nako,' me ka linako tse ling li ka holimo ho rona.

5. IBM quantum computer

Mokhoa o sebetsang oa quantum computing fetola diametrically sebaka sa cryptography. Ka lebaka la bona, likhoutu tsa encryption li ka senyeha kapele, mohlomong, theknoloji ea blockchain e tla senyeha. RSA encryption joale e bonahala e le ts'ireletso e matla le e ke keng ea senyeha e sireletsang boholo ba data le likhokahano lefatšeng. Leha ho le joalo, k'homphieutha ea quantum e matla ka ho lekaneng e ka ba bonolo crack RSA encryption ka thuso Algorithm Shora.

Joang ho thibela eona? Ba bang ba buella ho eketsa bolelele ba linotlolo tsa encryption ho boholo bo hlokahalang ho hlola quantum decryption. Bakeng sa ba bang, e lokela ho sebelisoa e le mong ho netefatsa puisano e sireletsehileng. Ka lebaka la quantum cryptography, eona ketso ea ho thibela data e ne e tla ba senya, ka mor'a moo motho ea sitisang karoloana a ke ke a fumana boitsebiso bo molemo ho eona, 'me moamoheli o ne a tla lemosoa ka boiteko ba ho mamela.

Lisebelisoa tse ka bang teng tsa komporo ea quantum le tsona li boleloa khafetsa. tlhahlobo ea moruo le ho bolela esale pele. Ka lebaka la litsamaiso tsa quantum, mefuta e rarahaneng ea boits'oaro ba mmaraka e ka atolosoa ho kenyelletsa mefuta e mengata ho feta pele, e lebisang tlhahlobong e nepahetseng le likhakanyo tse nepahetseng. Ka nako e le 'ngoe ho sebetsana le likete tsa mefuta-futa ka k'homphieutha ea quantum, ho ka khoneha ho fokotsa nako le litšenyehelo tse hlokahalang bakeng sa nts'etsopele. lithethefatsi tse ncha, lipalangoang le litharollo tsa thepa, liketane tsa phepelo, mehlala ea boemo ba leholimohammoho le ho rarolla mathata a mang a mangata a ho rarahana ho hoholo.

Molao oa Marigold

Lefatše la lik'homphieutha tsa khale le ne le e-na le molao oa Moore, athe lik'homphieutha tsa quantum li tlameha ho tataisoa ke seo ho thoeng ke Molao oa Marigold. O rehiloe lebitso la hae ho e mong oa litsebi tse hlahelletseng tsa quantum ho Google, Hartmut Nevena (6), e bolelang hore tsoelo-pele ea theknoloji ea quantum computing e ntse e etsoa lebelo la exponential habeli.

Sena se bolela hore sebakeng sa ho pheta-pheta ts'ebetso ka makhetlo a latellanang, joalo ka ha ho ne ho le joalo ka likhomphutha tsa khale le molao oa Moore, theknoloji ea quantum e ntlafatsa ts'ebetso kapele haholo.

Litsebi li bolela esale pele ho tla ha bophahamo ba quantum, bo ka fetoleloang eseng feela ka bophahamo ba lik'homphieutha tsa quantum ho feta leha e le efe ea khale, empa hape le ka litsela tse ling - e le tšimoloho ea mehla ea lik'homphieutha tsa quantum. Sena se tla bula tsela bakeng sa katleho ho k'hemistri, astrophysics, bongaka, ts'ireletso, likhokahano le tse ling.

Leha ho le joalo, ho boetse ho na le maikutlo a hore bophahamo bo joalo bo ke ke ba hlola bo e-ba teng, bonyane eseng nakong e tlang e lebelloang. Mofuta o bobebe oa ho belaela ke hore lik'homphieutha tsa quantum ha li na ho nka sebaka sa lik'homphieutha tsa khale hobane ha lia etsetsoa ho etsa joalo. U ke ke ua nkela iPhone kapa PC sebaka ka mochini oa quantum, joalo ka ha u ke ke ua nkela lieta tsa tennis sebaka ka sejari sa sefofane sa nyutlelie.. Likhomphutha tsa khale li u lumella ho bapala lipapali, ho sheba lengolo-tsoibila, ho phenyekolla marang-rang, le ho tsamaisa mananeo. Lik'homphieutha tsa Quantum hangata li etsa lipapiso tse rarahaneng haholo bakeng sa mekhoa ea binary e sebetsang ka likotoana tsa k'homphieutha. Ka mantsoe a mang, bareki ka bomong ba ke ke ba fumana melemo ho tsoa komporong ea bona ea quantum, empa bajalefa ba sebele ba boqapi e tla ba, mohlala, NASA kapa Massachusetts Institute of Technology.

Nako e tla bolela hore na ke mokhoa ofe o utloahalang haholoanyane - IBM kapa Google. Ho ea ka Molao oa Neven, re saletsoe ke likhoeli tse 'maloa feela hore re bone pontšo e feletseng ea boholo ba quantum ke sehlopha se seng kapa se seng. ’Me ena ha e sa le tebello ea “lilemo tse leshome ho tloha joale, ke hore, ke mang ea tsebang neng.”