Вы здесь

Квантовый компьютер. Принцип работы

thumbnail
Квантовый компьютер. Принцип работы
Квантовый компьютер. Принцип работы

Содержание:

  1. Квантовый компьютер: принцип работы, из чего он сделан?
  2. Квантовый компьютер. Что это такое простыми словами?
  3. Самый мощный квантовый компьютер в мире
  4. Квантовый компьютер D-Wave

Такие машины просто необходимы сейчас в любой сфере: медицине, авиации, исследованиях космоса. В настоящее время разработкой ЭВМ на основе квантовой физики и вычислительных технологий. Основы работы такого вычислительного аппарата пока не доступны обычным пользователям и принимаются как нечто непостижимое. Ведь далеко не все знакомы с фотонными свойствами элементарных частиц и атомов. Чтобы хотя бы немного понять, как работает этот компьютер, нужно знать и понимать элементарные принципы квантовой механики. По большей мере эту когерентную ЭВМ разрабатывают для NASA.

Квантовый компьютер: принцип работы, из чего он сделан?

Квантовый компьютер: принцип работы, из чего он сделан?

Обычная машина выполняет операции, используя классические биты, которые могут принимать значения 0 или 1. С другой стороны фотонный вычислительный аппарат использует когерентные биты или кубиты. Они могут принимать значения 1 и 0 одновременно. Именно это отдает такой вычислительной технике их превосходящую вычислительную мощь. Существует несколько типов исчислительных объектов, которые могут быть использованы в роли кубитов. 

  1. Фотон
  2. Ядро атома.  
  3. Электрон. 

У всех электронов есть магнитное поле, как правило, они похожи на маленькие магниты и это их свойство называется спином  (spin). Если их поместить в магнитное поле, они подстроятся под него так же, как это делает компасная стрелка. Это положение самой низкой энергии, так что мы можем назвать его нулем или нижним спином. Но можно перенаправить электрон в состояние «один» или в верхний спин. Но для этого необходима энергия. Если достать стекло из компаса, можно будет перенаправить стрелку в другом направлении, но для этого необходимо приложить силу. 

Есть две принадлежности: нижний и верхний спин, которые соответствуют классическим 1 и 0 соответственно. Но дело в том, что фотонные объекты могут находиться в двух положениях одновременно. Когда измеряется спин, он будет либо верхним, либо нижним. Но до измерения электрон будет существовать в, так называемой, квантовой суперпозиции, в которой эти коэффициенты указывают относительную вероятность нахождение электрона в том или ином состоянии. 

Квантовый компьютер. Что это такое простыми словами?

Довольно сложно представить, как это дает когерентным аппаратам их невероятную исчислительную мощь, не рассматривая взаимодействие двух кубитов. Теперь существует четыре возможных состояния этих электронов. В типичном примере двух бит нужно только два бита информации. Так что два qubit содержит в себе четыре вида информации. А значит, надо знать четыре числа, чтобы знать положение системы. А если взять три спина, то получится восемь разных положений, а в типичном варианте нужны будут три бита. Получается, что количество информации, содержащееся в N qubits, равно 2N типовых бит. Показательная функция говорит, что если, например, будет 300 кубитов, то придется создать сумасшедшее-сложные суперпозиции, где все 300 qubit будут связаны между собой. Тогда получается 2300 классических бит, а это равно количеству частиц во всей вселенной. Отсюда следует, что требуется создать логическую последовательность, которая даст возможность получить такой результат исчислений, который можно будет измерить. То есть состоящий только из стандартных принадлежностей. Получается, что когерентная машина это не замена обычным. Они быстрее только в вычислениях, где есть возможность использовать все доступные суперпозиции. А если Вы хотите просто посмотреть качественное видео, пообщаться в интернете или написать статью для работы, фотонная ЭВМ не даст Вам никаких приоритетов.

В этом видео описан процесс работы квантового компьютера. 

Квантовый компьютер. Что это такое простыми словами?

Если говорить простыми словами, то когерентная система рассчитана не на скорость исчисления, а на необходимое количество для достижения результатов, которое будет происходить за минимальную единицу времени. 

Работа классической ЭВМ основана на обработке информации с помощью кремниевых чипов и транзисторов. Они используют бинарный код, который в свою очередь состоит из единиц и нулей. Когерентная же машина работает на основании суперпозиции. Вместо битов применяются qubit. Это позволяет не только быстро, но и максимально точно вести расчеты. 

Квантовый компьютер D-Wave

Самый мощный квантовый компьютер в мире

Какой же будет самая мощная фотонная исчислительная система? К примеру, если фотонная вычислительная машина имеет тридцати кубитную систему, то его мощность составит 10 триллионов вычислительных операций в секунду. В настоящее время самый мощный двух битный компьютер считает один миллиард операций в секунду.

Большая группа ученых из разных стран разработала план, согласно которому размеры фотонного аппарата будут близки к габаритам футбольного поля. Он и будет самым мощным в мире. Это будет некая конструкция из модулей, которая размещается в вакууме. Внутренность каждого модуля это ионизированные электрические поля. Именно с их помощью будут образовываться некие части схемы, которые будут выполнять простые логические действия. Образец такой фотонной исчислительной технике разрабатывается в Университете Сассекса в Англии. Ориентировочная стоимость на данный момент более 130 миллионов долларов. 

Самый мощный квантовый компьютер в мире

Квантовый компьютер D-Wave

Десять лет назад компания D-Wave представила первый в мире когерентный компьютер, который состоит из 16 кубитов. Каждый qubit в свою очередь состоит из кристалла ниобия, который помещен в катушку индуктивности. Электрический ток, который подается на катушку, образовывает магнитное поле. Далее оно изменяет принадлежность, в котором находится qubit. С помощью такой машины можно с легкостью выяснить, как синтетические лекарственные средства взаимодействуют с белками крови.
Или появится возможность определить такое заболевание как рак на более раннем этапе. 

Как выбрать роутер: популярные модели и категории выбора.

Как сделать скриншот экрана: сохраняем данные на ноутбуке.

В этом видео преведены рассуждения на тему "Для чего нужен квантовый компьютер миру". Не забывайте оставлять свои замечания, вопросы и просто комментарии к статье. 

Юлия_Бат

Понравилось? Поделись с друзьями:
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Реклама
Топ самых обсуждаемых
05.01.2019 Комментариев: 152 Бизнес Где взять миллион рублей за один день, срочно и безвозмездно?

Где взять миллион рублей за один день, срочно и безвозмездно?

Каждому человеку не помешал бы в жизни 1 миллион рублей, но где его взять? Под развитие бизнеса такие деньги дает государство, в других случаях поможет личная смекалка и богатые друзья или родственники. Существует масса вариантов.
28.07.2017 Комментариев: 127 История Архивы участников Великой Отечественной войны (пропавших без вести, погибших, ветеранов)

Как найти по фамилии участника ВОВ в современных архивах

Список современных баз данных участников Великой Отечественной войны, а также подробная инструкция по поиску участников Великой отечественной войны 1941-1945 по фамилии в ахивах пропавших без вести ветеранов и на сайте министерства обороны. 
20.07.2017 Комментариев: 55 Еда и кулинария  кляр для рыбы: лучшие рецепты

Кляр для рыбы: пошаговые и простые рецепты

Ищите как сделать кляр для рыбы? Подборка из 25 простых пошаговых  рецептов с фото для приготовления филе. Базовые варианты рыбки  в кляре и рецепты с майонезом, молоком, на минералке , на пиве, с сыром и  другие. Эти рецепты позволят сделать лезьон
12.04.2016 Комментариев: 48 Свадьба В каких странах разрешены однополые браки?

В каких странах разрешены однополые браки?

Люди с нетрадиционной сексуальной ориентацией все чаще заявляют о себе, как о равноправных гражданах, и хотят, чтобы их браки были официально признаны в каждой стране. На сегодня не так много стран решилось на это, но каждый год список пополняется.
12.04.2016 Комментариев: 42 Интернет и компьютеры Секреты клавиатуры: как писать символами, которых нет на клавиатуре

Секреты клавиатуры: как писать символами, которых нет на клавиатуре

В этой статье вы узнаете, как, используя обычную клавиатуру, вставить в текст различные специальные символы: смайлики, стрелочки и т.д.
05.08.2016 Комментариев: 38 Развлечения Что такое вайперы (вейперы), что они парят, вредно или нет?

Что такое вайперы (вейперы), что они парят, вредно или нет?

Сегодня, на улицах мегаполисов можно встретить людей, что выдыхают клубы пара. У них в руках странные курительные принадлежности.
28.04.2017 Комментариев: 35 Закон До скольки можно шуметь в квартире по закону РФ

До скольки можно шуметь в квартире по закону РФ

Соблюдайте "Закон о тишине" и не докучайте громкой музыкой своим соседям даже в дневное время. Иначе у вас могут возникнуть значительные неприятности.
05.07.2017 Комментариев: 29 Развлечения

Гироскутер: что это такое, как выбрать и правильно им управлять

Что такое гироскутер? Как правильно его выбрать и на на основе каких принципов функционирует такое двухколесное средство передвижения? Узнайте как научиться управлять и заряжать его правильно. Постараемся ответить на эти и другие вопросы в
21.04.2017 Комментариев: 28 Технологии Как отследить местоположение телефона: действительно рабочие способы

Как отследить местоположение телефона: реальные методы

Можно ли отследить местоположение телефона без ведома его владельца? Программы-радары для родителей, определяющие координаты устройства в режиме реального времени, а также ограничения на работу программ, отслеживающих координаты телефона.
19.05.2017 Комментариев: 27 Здоровье Как избавиться от укусов комаров: самые эффективные и проверенные способы

Как избавиться от укусов комаров за 5 минут

Комариные укусы вызывают ужасный зуд, а если не сопротивляться желанию почесать укушенное место, то зуд становится сильнее, и появляется волдырь. Как избежать неприятных последствий?
12.04.2016 Комментариев: 23 Деньги Как разбогатеть?

Как стать богатым?

Стать богатым - мечта миллионов. Но вот как им стать? Способов разбогатеть, применимо к российской действительности, немного. Но они - есть...
26.04.2016 Комментариев: 22 Топы

ТОП 10 самых смешных комедий 2016 года

Дедпул, Кунг-фу панда 3, Зверополис и еще много-много комедий, которые вышли в 2016 году, никого не оставят равнодушными. Одни можно смотреть только взрослым, другие с удовольствием посмотрят и детки, но все они – ну очень уж смешные.
Добавить комментарий