كم اقتربنا من خلق الكم الكمبيوتر ؟

السباق على قدم وساق. الشركات الرائدة في العالم تحاول إنشاء أول كمبيوتر الكم الذي يقوم على التكنولوجيا طويلة واعدة العلماء إلى المساعدة في وضع رائع مواد جديدة مثالية تشفير البيانات والتنبؤ الدقيق التغيرات في مناخ الأرض. هذه السيارة سوف تظهر في وقت لا يتجاوز عشر سنوات ، ولكن هذا لا يوقف IBM, Microsoft, Google, Intel و بائعين آخرين. أنها حرفيا وضع قطعة من البتات الكمومية أو المكدسة على رقاقة المعالج. ولكن الطريق إلى الحوسبة الكمومية تتضمن أكثر بكثير من التلاعب من الجسيمات دون الذرية.

كوبيت يمكن أن تمثل 0 ، 1 في وقت واحد ، بسبب فريدة من نوعها الكم ظاهرة تراكب. هذا يسمح المكدسة إلى عقد عدد كبير من الحسابات في وقت واحد ، زيادة كبيرة الحسابية السرعة والقدرة. ولكن هناك أنواع مختلفة من المكدسة ، ليست كلها متساوية. في برمجة السيليكون الكم رقاقة ، على سبيل المثال ، قليلا القيمة (1 أو 0) يتحدد اتجاه دوران الإلكترون. ومع ذلك ، فإن المكدسة هشة للغاية ، وبعض تحتاج إلى درجة حرارة من 20 millikelvin – 250 مرات أكثر برودة من الفضاء العميق من أجل أن تبقى مستقرة.

بالطبع جهاز كمبيوتر الكم هو المعالج. هذه أنظمة الجيل الجديد سوف تتطلب خوارزميات جديدة, برامج جديدة, روابط مجموعة من لم اخترع تقنيات الاستفادة من هائلة القدرة الحسابية. وبالإضافة إلى ذلك ، فإن نتائج الحسابات سوف تحتاج إلى أن تكون مخزنة في مكان ما.

"إذا لم يكن من الصعب جدا ، كنا واحد" ، ويقول جيم كلارك مدير الكم الأجهزة في مختبرات إنتل. في معرض CES هذا العام ، قدمت إنتل 49-kubicova المعالج التي يطلق عليها اسم متشابكة البحيرة. قبل بضع سنوات ، قامت الشركة بإنشاء بيئة افتراضية الاختبارات الكم يستخدم قوة العملاق التدافع (جامعة تكساس) لمحاكاة 42-cubatobaco المعالج. ومع ذلك ، حقا فهم كيفية كتابة البرامج على أجهزة الكمبيوتر الكم ، نحن بحاجة إلى محاكاة مئات أو حتى آلاف من المكدسة ، يقول كلارك.

العلمية الأمريكية أخذت كلارك في مقابلة تحدث فيها عن المناهج المختلفة إلى خلق كمبيوتر الكم ، لماذا هم هشة جدا و السبب في هذا كله يأخذ الكثير من الوقت. سوف تكون مهتمة.

ما هي الحوسبة الكمومية تختلف عن التقليدية ؟

شائع مجازي يستخدم للمقارنة بين نوعين من الحسابات — هو عملة. في الكمبيوتر التقليدية المعالج هو الترانزستور إما "رؤساء" أو "ذيول". ولكن إذا كنت تسأل أي جانب عمله تبدو عند الغزل ، سوف أقول أن الجواب قد يكون على حد سواء. لذلك رتبت حساب الكم. بدلا من المعتاد البتات التي تمثل 0 أو 1 ، لديك قليلا الكم على حد سواء 0 و 1 طالما كوبيت لن تتوقف عن الدوران و تأتي للراحة.

مساحة الدولة – أو القدرة على فرز من خلال عدد كبير من التركيبات الممكنة في حالة الكمبيوتر الكم أضعافا مضاعفة. تخيل أن لدي في يدي اثنين من القطع النقدية و أرمي بها في الهواء في نفس الوقت. كما أنها تدور تمثل أربع دول. إذا كنت إرم ثلاث عملات معدنية في الهواء, فإنها تمثل ثماني دول المحتملة. إذا كنت الحصول على ألقيت في الهواء خمسين النقود سوف أسألك كم عدد الدول التي يمثلونها ، الجواب هو رقم لا يمكن حساب حتى العملاق الأقوى في العالم. ثلاث مئات من القطع النقدية لا يزال هناك عدد صغير نسبيا من شأنه أن تحمل أكثر من الذرات في الكون.

لماذا المكدسة هي هشة جدا ؟

الحقيقة هي أن النقود أو المكدسة في نهاية المطاف يتوقف الغزل و الكميات انهيار في الظلام في حالة معينة ، سواء كان رؤساء أو الذيول. الهدف من الحوسبة الكمومية هو الحفاظ على التناوب في تراكب مجموعة من الدول لفترة طويلة. تخيل أن على مكتبي الغزل عملة شخص يدفع الجدول. العملة قد تنخفض بشكل أسرع. الضوضاء التغيرات في درجة الحرارة ، الكهربائية تقلبات أو الاهتزاز يمكن أن تتداخل مع كل قليلا في كثير من الأحيان يؤدي إلى فقدان البيانات. واحدة من الطرق لتحقيق استقرار المكدسة من أنواع معينة هو للحفاظ على البرد. لدينا المكدسة يعملون في الثلاجة حجم البرميل 55 غالون و استخدام نظائر الهيليوم التبريد إلى درجة حرارة ما يقرب من الصفر المطلق.

أنواع مختلفة من المكدسة تختلف ؟

هناك على الأقل ستة أو سبعة أنواع مختلفة من المكدسة ، عن ثلاثة أو أربعة منهم بنشاط النظر عن الكم الكمبيوتر. الفرق هو في كيفية التعامل مع المكدسة وجعلها تتفاعل مع بعضها البعض. تحتاج إلى اثنين كوبيت اتصالات مع بعضها البعض لتنفيذ كبيرة "معقدة" الحسابات وأنواع مختلفة من المكدسة في شباكها بطرق مختلفة. وصفت النوع الذي يتطلب التبريد في حالات الطوارئ ، يسمى فائقة التوصيل النظام الذي يتضمن المعالج متشابكة بحيرة أجهزة الكمبيوتر الكم بنيت من قبل جوجل و IBM وغيرها. مناهج أخرى استخدام تتأرجح رسوم اشتعلت الأيونات التي عقدت في فراغ الغرفة مع أشعة الليزر التي تلعب دور المكدسة. إنتل تطور النظم مع المحاصرين الأيونات ، لأنه يحتاج إلى معرفة عميقة من الليزر والبصريات, ونحن لا يمكن أن تفعل ذلك.

ومع ذلك ، فإننا دراسة نوع ثالث ، وهو ما يسمى السيليكون تدور المكدسة. أنها تبدو تماما مثل السيليكون التقليدية الترانزستورات ، ولكنها تعمل على الكترون واحد.تدور المكدسة باستخدام الميكروويف نبضات التحكم في دوران الإلكترون وإطلاق الكم من القوة. اليوم هذه التكنولوجيا أقل نضجا من تكنولوجيا فائقة التوصيل المكدسة ، ومع ذلك ، قد تكون أكثر بكثير من المرجح أن حجم تصبح نجاحا تجاريا.

كيفية الوصول إلى هذه النقطة ؟

الخطوة الأولى هي جعل هذه الكم رقائق. وفي نفس الوقت قمنا بإجراء محاكاة على الحاسوب العملاق. لتشغيل الكم محاكاة المعلومة لدينا حوالي خمسة تريليون الترانزستورات لنمذجة 42 المكدسة. لتحقيق التجارية تصل إلى حوالي مليون المكدسة أو أكثر ، ولكن بدءا من محاكاة مثل هذا, يمكنك بناء البنية الاساسية ، المجمعين والخوارزميات. حتى نجد بعض المادية النظام التي سوف تشمل من عدة مئات إلى آلاف المكدسة ، ليس من الواضح ما هو نوع من البرامج التي سوف تكون قادرة على تشغيل. هناك طريقتان لزيادة حجم هذا النظام: واحد لإضافة المزيد المكدسة ، والتي سوف تتطلب المزيد من الحيز المادي. المشكلة هي أنه إذا كان هدفنا هو خلق أجهزة الكمبيوتر في مليون المكدسة ، الرياضيات لن تسمح لهم بشكل صحيح الحجم. طريقة أخرى هي أن يتقلص داخل البعد الدوائر المتكاملة ، ولكن مثل هذا النهج يتطلب التوصيل النظام ، فإنه يحتاج إلى أن تكون كبيرة. تدور المكدسة في مليون مرة أقل ، لذلك نسعى إلى حلول أخرى.

بالإضافة إلى ذلك ، نحن نريد تحسين نوعية المكدسة التي سوف تساعدنا على اختبار الخوارزميات و إنشاء نظامنا. الجودة يشير إلى الدقة التي تبث المعلومات مع مرور الوقت. على الرغم من أن أجزاء كثيرة من نظام تحسين الجودة أعظم المكاسب التي ستتحقق من خلال تطوير مواد جديدة وتحسين دقة ميكروويف البقول وغيرها من الإلكترونيات.

في الآونة الأخيرة ، اللجنة الفرعية الرقمية التجارية وحماية المستهلك في الولايات المتحدة عقد جلسات استماع حول الحوسبة الكمومية. ما المشرعين تريد أن تعرف عن هذه التكنولوجيا ؟

هناك عدة جلسات اللجان المختلفة. إذا كنت تأخذ الكم الحسابات ، نستطيع أن نقول أنه هو الحوسبة 100 سنة القادمة. بالنسبة للولايات المتحدة وغيرها من الحكومات طبيعي جدا تكون مهتمة في هذه الفرصة. الاتحاد الأوروبي لديه خطة مليارات الدولارات في تمويل الكم البحوث في جميع أنحاء أوروبا. في الخريف الماضي أعلنت الصين عن قاعدة بحثية إلى 10 مليار دولار ، التي تركز على الكم من المعلومات العلمية. السؤال هو: ماذا يمكن أن نفعل البلد على الصعيد الوطني ؟ الاستراتيجية الوطنية الكم الحسابات يجب أن تدار من قبل الجامعات والحكومات صناعة العمل معا على جوانب مختلفة من التكنولوجيا. المعايير هي بالتأكيد ضرورية من وجهة نظر من الاتصالات أو هندسة البرمجيات. قوة العمل هي أيضا مشكلة. الآن, إذا كنت فتح الشواغر من الخبراء على الحوسبة الكمومية ، ثلثي المتقدمين من المرجح أن يكون من خارج الولايات المتحدة.

ما هو تأثير الحوسبة الكمومية على تطوير الذكاء الاصطناعي ؟

وكقاعدة عامة ، فإن أول من اقترح الكم خوارزميات سوف تكون مخصصة الأمن (مثل التشفير) أو الكيمياء نماذج من المواد. هذه المشاكل التي هي في الأساس مستعصية على أجهزة الكمبيوتر التقليدية. ومع ذلك ، هناك الكثير من الشركات الناشئة و جماعات من العلماء الذين يعملون على الجهاز التعلم منظمة العفو الدولية مع إدخال الحواسيب الكمومية ، حتى النظرية. في ضوء الإطار الزمني المطلوب لتطوير منظمة العفو الدولية ، أود أن تتوقع التقليدية رقائق ، على وجه التحديد الأمثل خوارزميات منظمة العفو الدولية ، والتي بدورها سوف تؤثر على التنمية من الكم رقاقة. في أي حال ، فإن منظمة العفو الدولية سوف بالتأكيد الحصول على دفعة من الحوسبة الكمومية.

متى ونحن نرى أن العامل أجهزة الكمبيوتر الكم سوف يحل مشكلة حقيقية ؟

الترانزستور الأول تم إنشاؤه في عام 1947. أول الدوائر المتكاملة في عام 1958. أول المعالج Intel التي تتضمن ما يقرب من 2,500 الترانزستور – يأتي إلى النور إلا في عام 1971. كل من هذه المعالم تم تقسيم أكثر من عقد من الزمن. الناس يعتقدون أن أجهزة الكمبيوتر الكم بالفعل قاب قوسين أو أدنى ، لكن التاريخ يظهر أن أي إنجازات تتطلب وقتا. لو في 10 سنوات سيكون لدينا كمبيوتر الكم على بضعة آلاف المكدسة, إنه بالتأكيد سوف تغير العالم تماما كما غيرت المعالج الأول.