Kvantarvutid, nagu see IBM-i mudel, näevad välja nagu ulme ärkab ellu.
(Krediit: Graham Carlow IBM-i jaoks) Illinoisi osariigis Bolingbrookis asuv Janes Avenue ja East Boughton Roadi tohutu ristmik näeb välja nagu paljud teised Ameerika äärelinna ristmikud.
Starbucksi läbisõit jälgib üle 15 sõidurea keskmise suurusega maasturite pööramist ja ühendamist, enamik suundub Promenade'i kaubanduskeskuse laialivalguvate parkimiskohtade suunas lõunasse, mõned teised on teel Interstate 355 asuvasse lasketiiri ja relvapoodi.
itta.
Vähesed maasturite inimestest mõistavad, et sõidavad üle osa Ameerika õitsvatest kvantinfotehnoloogia uuringutest.
Riikidevahelised teleportreeruvad takerdunud footonid - valguse kiirusel liikuvad kvantosakesed - järgmise linna Argonne'i riiklikusse laboratooriumi ja tagasi, ümber asetatud fiiberoptiliste kaablite kaudu, mis moodustavad ühe pikima maismaal asuva kvantvõrgu rahvus.
(Foto krediit: Yuichiro Chino / Getty) Teadlased loodavad kasutada 52 miili kvanttestimiskohta Bolingbrookis ja teistes sarnastes, et tõestada, et saate ühe aine kvantolekus oleva aine (nagu footoni) sees oleva teabe lõksu panna, mujale saata ja sellele täiesti puutumatult juurde pääseda teine ??ots.
Neil tuleb arvestada külmunud pinnase, päikesekiirguse ja vibratsiooniga, mida põhjustavad kõik pea kohal sõitvad sõidukid, kuid kui nad suudavad seda tõestada, on nad leiutanud suhtlemisviisi, mis muudab 5G näiliselt omapäraseks.
Teiste laborite teadlased üritavad samaaegselt toita algoritme sarnastesse elementaarsetesse olekutesse, mida nimetatakse kvantbitid, ja laske neil arvutuse lõpus õigesti teisendada.
Kui see õnnestub, on nende käes täiesti uut tüüpi arvuti.
Füüsikutele on aastaid selge olnud, et kvantmehaanika pikaajalised põhimõtted võivad muuta arvutustehnika ja Interneti.
Kui kvantbitid suudetakse taltsutada, võivad nad käivitada algoritme vaid mõne sekundiga, mille täitmine võtaks muidu aastaid.
Stabiilsed footonid võivad teavet kogu maailmas koheselt edastada viisil, mida transiidi ajal tõenäoliselt kunagi ei saaks häkkida, kuna igasugune häire hävitab teabe.
Ülejäänud meist võib kvantrevolutsioon tunduda, nagu oleks see äsja muutunud unisest teadusteooriast kõige teravamateks veritsevateks servadeks.
On isegi võimalik, et praegu kogeme midagi kvantmullist - ja see võib varsti plahvatada.
Aastal 2017 olid enamus kvanttestide silmusest lihtsalt uinunud kiudoptilised kaablid ja keegi polnud suutnud saada kvantbitte teabe usaldusväärseks töötlemiseks samamoodi nagu klassikalised arvutid.
Nüüd on kogu maailmas rohkem kui tosin töötavat kvantarvutit, millest vähestele saab tarkvaraarendaja tuttavate teenuste kaudu juurde pääseda: näiteks Amazoni veebiteenuste konto.
Viimase kahe aasta jooksul on Ameerika Ühendriigid eraldanud kvantinformatsiooniuuringutele rohkem kui 1 miljard dollarit valitsuse vahendeid, kvantarvutite idufirmad on sulgenud mitu ettevõtmise rahastamise vooru ja IBM teatas, et jätkab plaane ehitada enam kui miljoniga arvuti kvantbitte, maksimaalselt tänapäeval umbes 60-st.
Vaatamata meeletu kiirusega saavutatud edusammudele tunnistavad paljud kvantinfoteaduse tekkivas valdkonnas töötavatest inimestest, et kvantseisundid pole veel usaldusväärsed ega mõista piisavalt hästi, et asendada traditsioonilist arvutust ja Internetti.
Mõned usuvad, et ei saa kunagi - et keegi ei osta kunagi Apple A12 Bionicu asemel kvantbittidega telefoni ning kvantbitid ja muud elementaarosakesed jäävad igaveseks teadusuuringuteks.
Mis on kvantarvutus?
Kvantbittidest - lühidalt quitidest - koosnev arvuti on tegelikult vooluringide kogu.
Nagu klassikalises bittidest koosnevas arvutis, kulgevad sisendväärtused läbi ahela loogikaväravate seeria, millest kumbki muudab väljundi saamiseks väärtust.
Kvantarvutuse ja klassikalise arvutamise kõige olulisem erinevus seisneb selles, et bitid on binaarsed.
Need on kas üles või alla, avatud või suletud, null või üks.
Qubitsit saab seevastu takerduda - esineda korraga mitmes olekus, nn superpositsioon.
(Lisateabe saamiseks vaadake ülaltoodud videot Rigetti Computingilt.)
Näiteks kui proovite klassikalises arvutis töötamiseks tarkvararakenduse osana lahendada keerukat algoritmi, peate mitu nulli ja ühte bitti kokku panema.
Kuid kui käitate algoritmi, kasutades kviteid, võib kõigi nende klassikaliste bitide asendamiseks vajada superpositsioonis ainult ühte kubiti.
Mitme kubiti ühendamine kvantahelaks ja võimalused on vapustavad.
Teoreetiliselt võiksite käivitada nii keeruka algoritmi, et klassikalisel arvutamisel pole meie jaoks analoogi.
Kvantarvutite ja kommunikatsiooni täiustamisel on kõige raskem lahendada probleemi kvantseisundi haprus.
Alustame suutma kaitsta liikuvaid kvantosakesi ilmastiku ja teevibratsiooni mõjude eest, kuid ainult katsetsüklites - mitte enam kui tuhande miili ulatuses, mis on vajalik praeguse Interneti asendamiseks.
Samamoodi pole keegi veel välja mõelnud, kuidas panna akbitid usaldusväärselt toimima isegi kontrollitud laboratoorsetes tingimustes.
IBM Quantum 27-bitine Falcon kiip kvantmahuga 64 (Foto krediit: JIBM) Nad töötavad piisavalt hästi väikestes rühmades ja piirduvad konkreetsete arvutuste tüüpidega, nagu IBM demonstreeris selle aasta alguses stabiilse 27-kvitilise arvuti Falcon abil.
Need on enamasti kasulikud testimise eesmärgil: teadlased saavad neile teadaolevate lahendustega probleeme toita ja seejärel oma vastused kinnitada.
Kuid siiani on akbitid osutunud liiga habras, et suuremates rühmades usaldusväärselt töötada, mis piirab nende võimet beetaversioon lõpetada ja täpselt teha arvutusi, mida klassikaline arvuti oleks teinud.
"Kui me pingutame kubitite arvu, saate uurida palju mitmekesisemat kvantahelate komplekti," ütleb Jerry Chow, IBMi eksperimentaalse kvantarvutite rühma vanemjuht.
Kui see oleks nii lihtne.
"Kaotatud qubit" probleem, nagu Chow ütleb, tähendab seda, et iga tänapäeval eksisteeriva kvantarvuti osad on pühendatud arvutustes vigade lahendamisele, selle asemel, et arvutused ise läbi viia.
Arvuti kvantmaht, arvuline väärtus, mis kirjeldab selle maksimaalset potentsiaali arvutuste tegemiseks, on alati väiksem kui selles sisalduvate kvitite arv.
Samamoodi on footonite arv, kes alustavad teekonda katsetsükli läbimise alguses puutumatuna, alati suurem kui tagasipöörduvate arv.
Sellest probleemist möödahiilimiseks ja kvantarvutuste täieliku potentsiaali vabastamiseks töötavad mõned teadlased vigade parandamise koodide lisamise nimel, mis on mõnes klassikalises arvutis juba rakendatud.
Teised uurivad alternatiivseid meetodeid kvantfüüsika arvutamiseks rakendamiseks, mis ei hõlma väravaid ega vooluringe.
Üks võimalus on kvantosakeste petmine taustamüra - näiteks vibratsiooni, temperatuurimuutuste ja hulkuvate elektromagnetväljade - ignoreerimisse, mis põhjustab nende lagunemise.
Chicago ülikooli meeskond teatas augustis, et on piiratud eksperimendis edukalt sellist trikki teinud.
Kvantne lõõmutamine on veel üks potentsiaaliga tehnika.
See hõlmab kvantolekute kõikumiste rakendamist arvutuste tegemiseks, selle asemel, et neid skeemis väravate kaudu saata.
Mõni Kanada väikese ettevõtte D-Wave kaubanduslikult saadaval olev kvantarvuti kasutab seda meetodit.
Kuid nad kannatavad ka vigade all ja seni on nad osutunud tõhusaks ainult teatud tüüpi algoritmide lahendamisel - ühe näitena need, mis põhinevad probleemil „reisiv müüja“, mis püüab leida võimalikult lühikese tee punkte.
Volkswagen kasutas D-Wave lähenemist eelmise aasta eksperimendis, et aidata Portugali Lissaboni bussidel liiklusummikutest pääseda.
Katse tunnistati edukaks, kuigi see piirdus tehnoloogiakonverentsi osalejate viimisega lennujaamast konverentsikeskusesse.
Eksperimentaalse kvantarvutuste rühma IBM-i teadlane Jerry Chow valmistub kvantkatseks.
(Foto krediit: Jon Simon / Feature Photo Service for IBM) Kõige kurikuulsam näide kadunud qubit-probleemist ilmus välja 2019.
aasta oktoobris, kui Google'i teadlased teatasid, et nad on 53-kvitilise kvantarvutiga võrdlustesti teinud 200 sekundiga.
Test oleks võtnud klassikalise superarvuti palju kauem - olenevalt selle spetsifikatsioonidest mõnest päevast kuni 10 000 aastani.
Katse, hüüdnimega Sycamore, põhjal väitis Google, et on saavutanud kvantülimus, või tõend selle kohta, et kvantarvuti saab algoritmiga hakkama kiiremini kui klassikaline arvuti ilma vigu tegemata.
See on kvantinformatsiooniteaduse valdkonnas midagi püha graanulit ja Google'i tegevjuht Sundar Pichai kiitis seda kiiresti kvantarvutamise „tere maailma“ hetkeks.
Varsti pärast seda vaidlustasid teadlased, kas katse oli sama märkimisväärne, kui Google väitis, alustades kõlblikku tüli.
MIT-i füüsiku, kes uurib kviteid, Wiliam Oliveri jaoks pole kvantide ülemvõimu suurem probleem see, kas see on olemas või mitte, vaid siis, kui see laguneb.
"Enamik inimesi maailmas mõtleb [Google] saavutasin selle, ”ütles ta Sycamore'i kohta.
"Aga kui nad oleksid veel paar quitit lisanud, poleks nad seda suutnud." Oliver arvab, et kvantarvutamise eelised on midagi enamat kui lihtsalt ülimuslikkus klassikaliste arvutite ees.
Tõeline püha graal on tema sõnul kvantarvutus "selleks, et" oleks võimalik mis tahes aja jooksul ilma vigadeta midagi käivitada ".
Isegi aasta hiljem arvab Jerry Chow, et Google'i teadaanne on joonealune märkus teekonnast kvantarvutite loomiseks, mida teadlased ja isegi tavainimesed ...
Kvantarvutid, nagu see IBM-i mudel, näevad välja nagu ulme ärkab ellu.
(Krediit: Graham Carlow IBM-i jaoks) Illinoisi osariigis Bolingbrookis asuv Janes Avenue ja East Boughton Roadi tohutu ristmik näeb välja nagu paljud teised Ameerika äärelinna ristmikud.
Starbucksi läbisõit jälgib üle 15 sõidurea keskmise suurusega maasturite pööramist ja ühendamist, enamik suundub Promenade'i kaubanduskeskuse laialivalguvate parkimiskohtade suunas lõunasse, mõned teised on teel Interstate 355 asuvasse lasketiiri ja relvapoodi.
itta.
Vähesed maasturite inimestest mõistavad, et sõidavad üle osa Ameerika õitsvatest kvantinfotehnoloogia uuringutest.
Riikidevahelised teleportreeruvad takerdunud footonid - valguse kiirusel liikuvad kvantosakesed - järgmise linna Argonne'i riiklikusse laboratooriumi ja tagasi, ümber asetatud fiiberoptiliste kaablite kaudu, mis moodustavad ühe pikima maismaal asuva kvantvõrgu rahvus.
(Foto krediit: Yuichiro Chino / Getty) Teadlased loodavad kasutada 52 miili kvanttestimiskohta Bolingbrookis ja teistes sarnastes, et tõestada, et saate ühe aine kvantolekus oleva aine (nagu footoni) sees oleva teabe lõksu panna, mujale saata ja sellele täiesti puutumatult juurde pääseda teine ??ots.
Neil tuleb arvestada külmunud pinnase, päikesekiirguse ja vibratsiooniga, mida põhjustavad kõik pea kohal sõitvad sõidukid, kuid kui nad suudavad seda tõestada, on nad leiutanud suhtlemisviisi, mis muudab 5G näiliselt omapäraseks.
Teiste laborite teadlased üritavad samaaegselt toita algoritme sarnastesse elementaarsetesse olekutesse, mida nimetatakse kvantbitid, ja laske neil arvutuse lõpus õigesti teisendada.
Kui see õnnestub, on nende käes täiesti uut tüüpi arvuti.
Füüsikutele on aastaid selge olnud, et kvantmehaanika pikaajalised põhimõtted võivad muuta arvutustehnika ja Interneti.
Kui kvantbitid suudetakse taltsutada, võivad nad käivitada algoritme vaid mõne sekundiga, mille täitmine võtaks muidu aastaid.
Stabiilsed footonid võivad teavet kogu maailmas koheselt edastada viisil, mida transiidi ajal tõenäoliselt kunagi ei saaks häkkida, kuna igasugune häire hävitab teabe.
Ülejäänud meist võib kvantrevolutsioon tunduda, nagu oleks see äsja muutunud unisest teadusteooriast kõige teravamateks veritsevateks servadeks.
On isegi võimalik, et praegu kogeme midagi kvantmullist - ja see võib varsti plahvatada.
Aastal 2017 olid enamus kvanttestide silmusest lihtsalt uinunud kiudoptilised kaablid ja keegi polnud suutnud saada kvantbitte teabe usaldusväärseks töötlemiseks samamoodi nagu klassikalised arvutid.
Nüüd on kogu maailmas rohkem kui tosin töötavat kvantarvutit, millest vähestele saab tarkvaraarendaja tuttavate teenuste kaudu juurde pääseda: näiteks Amazoni veebiteenuste konto.
Viimase kahe aasta jooksul on Ameerika Ühendriigid eraldanud kvantinformatsiooniuuringutele rohkem kui 1 miljard dollarit valitsuse vahendeid, kvantarvutite idufirmad on sulgenud mitu ettevõtmise rahastamise vooru ja IBM teatas, et jätkab plaane ehitada enam kui miljoniga arvuti kvantbitte, maksimaalselt tänapäeval umbes 60-st.
Vaatamata meeletu kiirusega saavutatud edusammudele tunnistavad paljud kvantinfoteaduse tekkivas valdkonnas töötavatest inimestest, et kvantseisundid pole veel usaldusväärsed ega mõista piisavalt hästi, et asendada traditsioonilist arvutust ja Internetti.
Mõned usuvad, et ei saa kunagi - et keegi ei osta kunagi Apple A12 Bionicu asemel kvantbittidega telefoni ning kvantbitid ja muud elementaarosakesed jäävad igaveseks teadusuuringuteks.
Mis on kvantarvutus?
Kvantbittidest - lühidalt quitidest - koosnev arvuti on tegelikult vooluringide kogu.
Nagu klassikalises bittidest koosnevas arvutis, kulgevad sisendväärtused läbi ahela loogikaväravate seeria, millest kumbki muudab väljundi saamiseks väärtust.
Kvantarvutuse ja klassikalise arvutamise kõige olulisem erinevus seisneb selles, et bitid on binaarsed.
Need on kas üles või alla, avatud või suletud, null või üks.
Qubitsit saab seevastu takerduda - esineda korraga mitmes olekus, nn superpositsioon.
(Lisateabe saamiseks vaadake ülaltoodud videot Rigetti Computingilt.)
Näiteks kui proovite klassikalises arvutis töötamiseks tarkvararakenduse osana lahendada keerukat algoritmi, peate mitu nulli ja ühte bitti kokku panema.
Kuid kui käitate algoritmi, kasutades kviteid, võib kõigi nende klassikaliste bitide asendamiseks vajada superpositsioonis ainult ühte kubiti.
Mitme kubiti ühendamine kvantahelaks ja võimalused on vapustavad.
Teoreetiliselt võiksite käivitada nii keeruka algoritmi, et klassikalisel arvutamisel pole meie jaoks analoogi.
Kvantarvutite ja kommunikatsiooni täiustamisel on kõige raskem lahendada probleemi kvantseisundi haprus.
Alustame suutma kaitsta liikuvaid kvantosakesi ilmastiku ja teevibratsiooni mõjude eest, kuid ainult katsetsüklites - mitte enam kui tuhande miili ulatuses, mis on vajalik praeguse Interneti asendamiseks.
Samamoodi pole keegi veel välja mõelnud, kuidas panna akbitid usaldusväärselt toimima isegi kontrollitud laboratoorsetes tingimustes.
IBM Quantum 27-bitine Falcon kiip kvantmahuga 64 (Foto krediit: JIBM) Nad töötavad piisavalt hästi väikestes rühmades ja piirduvad konkreetsete arvutuste tüüpidega, nagu IBM demonstreeris selle aasta alguses stabiilse 27-kvitilise arvuti Falcon abil.
Need on enamasti kasulikud testimise eesmärgil: teadlased saavad neile teadaolevate lahendustega probleeme toita ja seejärel oma vastused kinnitada.
Kuid siiani on akbitid osutunud liiga habras, et suuremates rühmades usaldusväärselt töötada, mis piirab nende võimet beetaversioon lõpetada ja täpselt teha arvutusi, mida klassikaline arvuti oleks teinud.
"Kui me pingutame kubitite arvu, saate uurida palju mitmekesisemat kvantahelate komplekti," ütleb Jerry Chow, IBMi eksperimentaalse kvantarvutite rühma vanemjuht.
Kui see oleks nii lihtne.
"Kaotatud qubit" probleem, nagu Chow ütleb, tähendab seda, et iga tänapäeval eksisteeriva kvantarvuti osad on pühendatud arvutustes vigade lahendamisele, selle asemel, et arvutused ise läbi viia.
Arvuti kvantmaht, arvuline väärtus, mis kirjeldab selle maksimaalset potentsiaali arvutuste tegemiseks, on alati väiksem kui selles sisalduvate kvitite arv.
Samamoodi on footonite arv, kes alustavad teekonda katsetsükli läbimise alguses puutumatuna, alati suurem kui tagasipöörduvate arv.
Sellest probleemist möödahiilimiseks ja kvantarvutuste täieliku potentsiaali vabastamiseks töötavad mõned teadlased vigade parandamise koodide lisamise nimel, mis on mõnes klassikalises arvutis juba rakendatud.
Teised uurivad alternatiivseid meetodeid kvantfüüsika arvutamiseks rakendamiseks, mis ei hõlma väravaid ega vooluringe.
Üks võimalus on kvantosakeste petmine taustamüra - näiteks vibratsiooni, temperatuurimuutuste ja hulkuvate elektromagnetväljade - ignoreerimisse, mis põhjustab nende lagunemise.
Chicago ülikooli meeskond teatas augustis, et on piiratud eksperimendis edukalt sellist trikki teinud.
Kvantne lõõmutamine on veel üks potentsiaaliga tehnika.
See hõlmab kvantolekute kõikumiste rakendamist arvutuste tegemiseks, selle asemel, et neid skeemis väravate kaudu saata.
Mõni Kanada väikese ettevõtte D-Wave kaubanduslikult saadaval olev kvantarvuti kasutab seda meetodit.
Kuid nad kannatavad ka vigade all ja seni on nad osutunud tõhusaks ainult teatud tüüpi algoritmide lahendamisel - ühe näitena need, mis põhinevad probleemil „reisiv müüja“, mis püüab leida võimalikult lühikese tee punkte.
Volkswagen kasutas D-Wave lähenemist eelmise aasta eksperimendis, et aidata Portugali Lissaboni bussidel liiklusummikutest pääseda.
Katse tunnistati edukaks, kuigi see piirdus tehnoloogiakonverentsi osalejate viimisega lennujaamast konverentsikeskusesse.
Eksperimentaalse kvantarvutuste rühma IBM-i teadlane Jerry Chow valmistub kvantkatseks.
(Foto krediit: Jon Simon / Feature Photo Service for IBM) Kõige kurikuulsam näide kadunud qubit-probleemist ilmus välja 2019.
aasta oktoobris, kui Google'i teadlased teatasid, et nad on 53-kvitilise kvantarvutiga võrdlustesti teinud 200 sekundiga.
Test oleks võtnud klassikalise superarvuti palju kauem - olenevalt selle spetsifikatsioonidest mõnest päevast kuni 10 000 aastani.
Katse, hüüdnimega Sycamore, põhjal väitis Google, et on saavutanud kvantülimus, või tõend selle kohta, et kvantarvuti saab algoritmiga hakkama kiiremini kui klassikaline arvuti ilma vigu tegemata.
See on kvantinformatsiooniteaduse valdkonnas midagi püha graanulit ja Google'i tegevjuht Sundar Pichai kiitis seda kiiresti kvantarvutamise „tere maailma“ hetkeks.
Varsti pärast seda vaidlustasid teadlased, kas katse oli sama märkimisväärne, kui Google väitis, alustades kõlblikku tüli.
MIT-i füüsiku, kes uurib kviteid, Wiliam Oliveri jaoks pole kvantide ülemvõimu suurem probleem see, kas see on olemas või mitte, vaid siis, kui see laguneb.
"Enamik inimesi maailmas mõtleb [Google] saavutasin selle, ”ütles ta Sycamore'i kohta.
"Aga kui nad oleksid veel paar quitit lisanud, poleks nad seda suutnud." Oliver arvab, et kvantarvutamise eelised on midagi enamat kui lihtsalt ülimuslikkus klassikaliste arvutite ees.
Tõeline püha graal on tema sõnul kvantarvutus "selleks, et" oleks võimalik mis tahes aja jooksul ilma vigadeta midagi käivitada ".
Isegi aasta hiljem arvab Jerry Chow, et Google'i teadaanne on joonealune märkus teekonnast kvantarvutite loomiseks, mida teadlased ja isegi tavainimesed ...
