WTF Чи є Qubits? Одні та нулі квантових обчислень - це багато речей одночасно

Ці часи все більше уваги приділяють Кубітам. Ви, можливо, чули про них і, якщо у вас є, ви, напевно, знаєте, що є щось робити з комп'ютерами. Що, власне, вони мають справу з комп'ютерами, є заплутаним, тому перед тим, як ми підемо прямо, давайте зробимо нашу колективну голову навколо ідеї квантових обчислень. У квантовій механіці системи можуть проявляти дуже своєрідну поведінку. Серед них є суперпозиція, коли частинка знаходиться в двох місцях одночасно, і заплутаність, коли поведінка однієї частки впливає на поведінку інших, більш віддалених частинок. Це не явища, які ми помічаємо в повсякденному житті, тому ми не хвилюємося про те, що собака, що сидить у кішці, або одна з них потрапляє в комору трьох держав. Тепер ми будуємо комп'ютери на основі матеріалів, які називаються транзисторами - напівпровідниками, які взаємодіють і посилюють електронні сигнали - і вони не можуть скористатися квантовими станами. Квантові комп'ютери різні.

Але якщо ви побудували комп'ютер, що зробив безпосередньо займаються квантовими явищами, ваші електронні пристрої можуть робити неймовірні речі. Такі комп'ютери можуть працювати на неймовірних швидкостях; просіювати через трохи даних за лічені секунди. В основі створення цієї роботи лежить перетворення характеру даних. В даний час дані кодуються двійковими цифрами, які ми називаємо бітами, які існують просто як одне з двох станів. Але якщо ви знайшли спосіб зробити біти квантовими - тобто існують в декількох станах одночасно - вони замість цього будуть квантовими бітами, або "кубітами".

Кубіт спеціально працює, використовуючи суперпозицію і володіючи здатністю бути не просто одним з двох різних станів, а одночасно бути обидва держав. Це схоже на вимикач світла і off (вдала метафора, коли ви вважаєте, що кубіти засновані на певних поляризаціях фотонів). Це дивно для нас в реальному світі думати, але в світі квантової фізики, це не дивно взагалі.

Qubits також виявляють квантову заплутаність, оскільки вони можуть діяти одночасно - додатково допомагаючи прискорити процеси, керовані даними. Запуск комп'ютера може робити дві речі одночасно або, більш доречно, проходити через процес кілька кроків одночасно.

Наприклад, припустимо, у вас є пристрій, який переживає глибокі дані - як, наприклад, телефонні номери всіх користувачів у всьому світі, а також організацію та аналіз кожного запису. Квантовий комп'ютер, заснований на кубітах, може виконати таке завдання набагато швидше, оскільки дані не потрібно просіювати один за одним. Оскільки дані можуть приймати декілька станів, їх можна обробляти набагато швидше.

Сама квантова обчислювальна збірка, але отримання кубітів працювати було набагато складніше. Протягом останнього десятиліття було досягнуто значних успіхів. У 2013 році Google запустив лабораторію Quantum Artificial Intelligence Lab у співпраці з NASA і успішно побудував 512-кубітний D-Wave квантовий комп'ютер. Тільки в минулому місяці дослідники вирішили проблеми, що гальмують розвиток оптичних кубітів; а інші оприлюднили успішне випробування чогось, що називається "qutrit" - який може існувати не в двох, а в три різних накладених станів.

Чи вплине будь-який з цих способів на спосіб взаємодії з технологією масового ринку? Цілком ймовірно, але існує невелика практична цінність для купірування знань - крім розуміння наслідків того, що відбувається в не так далекому майбутньому.