Что такое квантовые вычисления? А почему это важно? Ответы на наиболее часто задаваемые вопросы о квантовых вычислениях.
Мировая гонка за квантовым компьютером идет полным ходом. Google, Microsoft, IBM, Baidu, Alibaba и Tencent борются за создание первого стабильного квантового компьютера.
Теперь Google даже заявляет, что добился «квантового превосходства» с помощью квантового компьютера. Это означает, что он может решить проблему быстрее, чем современный суперкомпьютер. Самый мощный компьютер на данный момент. Согласно Google, процессору этого компьютера требуется 200 секунд для выполнения вычислений, на которые современному суперкомпьютеру потребовалось бы десять тысяч лет. Однако конкурент IBM раскритиковал Google, заявив, что суперкомпьютеру потребуется не десять тысяч лет, а всего 2,5 дня. Хватит разговоров о текущих событиях, но остается вопрос:
Что такое квантовый компьютер?
Квантовые компьютеры - это умные и мощные компьютеры. Компьютеры, которые обрабатывают информацию по-новому и таким образом могут привести к крупным и важным прорывам. Ожидается, что квантовые компьютеры откроют двери для возможностей, которые в настоящее время невозможно вообразить.
Квантовые вычисления позволяют нам рассчитать, как можно сделать идеальное лекарство на молекулярном уровне. Или что вызывает изменения климата. Но также как мы решаем проблемы мобильности или какой материал все еще остается сверхпроводящим при комнатной температуре. Это имеет огромное влияние на наше энергоснабжение. Разработка этого типа «суперкомпьютеров» идет очень быстро. Почему так много волнений и оправдано ли это?
Что такое квантовые компьютеры?
Термин квантовый компьютер впервые был упомянут в 1981 году американским физиком Ричардом Фейнманом. Слово «квант» пришло из квантовой механики. Это раздел естествознания, который занимается изучением поведения атомных и субатомных частиц. Квант происходит от латинского слова, обозначающего «количество». Квантовые компьютеры могут выполнять вычисления намного быстрее, чем традиционные компьютеры. И даже быстрее, чем суперкомпьютеры, которые мы используем сегодня. Например, стабильный квантовый компьютер может обеспечить беспрецедентный рывок в области искусственного интеллекта.
Отличие от классических компьютеров
В классических компьютерах используется память, в которой информация хранится в битах. Каждый бит представляет 0 или 1. Вкл или выкл, да или нет. С другой стороны, квантовый компьютер использует квантовые биты (кубиты или кубиты). Кубит может занимать 0, 1 или квантовую суперпозицию. Последнее означает, что он может принимать все возможные значения (0 и 1). Я объясню, что это означает, на следующем примере.
Квантовая параллельная обработка
Традиционный двухбитный компьютер может хранить информацию в четырех возможных комбинациях: 00, 01, 10 и 11. Квантовый компьютер может обрабатывать все эти комбинации одновременно. Последовательность из тридцати нулей и единиц делает возможным около миллиарда различных комбинаций. Классический компьютер может принимать только одну из этих комбинаций за раз, но квантовый компьютер может принимать их все одновременно. Это позволяет ему производить миллиард вычислений за время, которое делает классический компьютер. Квантовый компьютер можно сравнить с классическим компьютером с миллиардом процессоров, но в одной части оборудования. Явление, когда квантовый компьютер может производить несколько вычислений одновременно, также называется квантовой параллельной обработкой.
Другой пример: все мы знаем игру Pac-man. С желтым «биттером» под названием Pac-Man вам предстоит пройти через игровое поле, заполненное сферами. Цель состоит в том, чтобы съесть все шары на игровом поле, не будучи пойманным призраками. Как мы знаем, игра похожа на существующие вычисления. Вы можете управлять только 1 Pacman, и он может двигаться влево, вправо, вниз и вверх. Квантовые вычисления (метафора, уравнение) позволяют рассчитывать и воспроизводить все маршруты одновременно. Это создает гораздо больше возможностей. Так что все идет намного быстрее.
Квантовая запутанность
Еще одно свойство квантовых компьютеров - это явление квантовой запутанности. Это означает, что две частицы имеют определенную связь друг с другом, независимо от расстояния между ними. Когда измеряется состояние одной из частиц, сразу становится известно состояние второй. Независимо от расстояния. Например, если первая частица вращается вверх, то мы знаем, что вторая частица вращается вниз. Благодаря квантовой суперпозиции и квантовой запутанности квантовый компьютер может одновременно выполнять очень большое количество вычислений.
Возможные применения
Квантовые компьютеры обладают огромной вычислительной мощностью. Но для чего нужна эта грубая сила? Очевидное применение квантовых компьютеров - улучшить шифрование. В настоящее время шифрование часто используется путем умножения двух очень больших простых чисел и прикрепления шифрования к их продукту. Обычному компьютеру требуется возраст, чтобы разложить этот продукт на два исходных простых числа. Квантовый компьютер здесь может сократить столетия до секунд. Для такого шифрования данных необходимо разработать другие методы.
С другой стороны, квантовые компьютеры также можно использовать для взлома классического шифрования, если хакеры заполучат квантовый компьютер. Наука также получит огромный импульс от квантовых компьютеров. Многие эксперименты больше не нужно проводить, а моделировать. Это может сэкономить много времени и денег. Возьмем, к примеру, ускоритель элементарных частиц в Женеве: вся эта система, возможно, может быть смоделирована. Или расчеты, касающиеся прогнозов климата, космических исследований или возможностей или ограничений генетических манипуляций с культурами.
Квантовый компьютер можно использовать для поиска и анализа гигантских объемов данных. Это также может, например, дать серьезный импульс фармацевтическим исследованиям. Но огромная вычислительная мощность квантового компьютера может также проложить путь для AGI, общего искусственного интеллекта. Но это умозрительно.
 |
квантовые компьютеры |
0 коммент.:
Отправить комментарий