Viimastel aastakümnetel töötati arvutid välja väga kiiresti. Tegelikult läksid ühe põlvkonna mällu suuremahulised torud, mis asusid tohutul hulgal minimaalsete tablettide jaoks. Mälu ja kiirus suurenes kiiresti. Kuid hetk oli siis, kui ilmnesid ülesanded, mis jäid isegi võimsamatest võimsatest kaasaegsetest arvutidest kaugemale.
Mis on kvantarvuti?
Uute ülesannete ilmnemine, mis jäävad tavaliste arvutite kontrolli alla, on sundinud otsima uusi võimalusi. Ja tavaliste arvutite alternatiivina ilmnes kvant. Kvantarvuti on arvutitehnik, mis on tegevuse aluseks ja põhineb kvantmehaanika elementidel. Kvantmehaanika peamised sätted sõnastati eelmise sajandi alguses. Selle välimus võimaldas lahendada palju füüsika probleeme, mis ei leidnud lahendust klassikalises füüsikas.
Kuigi kvantiteooria loeb juba teist sajandit, on see ikkagi arusaadav vaid spetsialistide kitsas ringis. Kuid kvantmehhaanika reaalseid tulemusi on juba harjunud - lasertehnoloogia, tomograafia. Ja eelmise sajandi lõpuks kujundas kvantarvutuste teooria välja Nõukogude füüsik J. M. Manin. Viis aastat hiljem tutvustas David Deutsch ideed kvantmasinast.
Kas on olemas kvantarvuti?
Kuid ideede teostus ei olnud nii lihtne. Korrapäraselt on teada, et on loodud veel üks kvantarvuti. Sellise infotehnoloogia arengut teostavad hiiglased infotehnoloogia valdkonnas:
- D-Wave on Kanadast pärit ettevõte, mis oli esimene, kes käivitas kvantarvutite tootmise. Siiski arutlevad spetsialistid, kas need arvutid on tõesti quantum-arvutid ja milliseid eeliseid nad annavad.
- IBM - lõi kvantarvuti ja avas selle Interneti-kasutajatele quantum algoritmidega katsetamiseks. Aastaks 2025 plaanib ettevõte luua mudeli, mis suudab lahendada juba praktilisi probleeme.
- Google - teatas selle aasta väljaande arvutist, mis suudab tõestada kvantarvutite paremust tavapärastel arvutitel.
- 2017. aasta mais teatasid Hiina teadlased Shanghais, et maailmas on kõige võimsam quantum-arvuti, mis ületas signaali töötlemise sageduse analooge 24 korda.
- Juunis 2017, Moskva konverentsil Quantumtehnoloogia, teatati, et on loodud 51-kbit kvantiarvuti.
Mis vahe on quantum arvuti ja tavaline arvuti?
Arvutusprotsessi lähenemisviisi seisukohalt on kvantarvuti fundamentaalne erinevus.
- Tavalises protsessoris põhinevad kõik arvutused bitidel, mis eksisteerivad kahes olekus 1 või 0. See tähendab, et kogu töö on piiratud suure hulga andmete analüüsimisega kindlaksmääratud tingimuste täitmiseks. Kvantarvuti põhineb kubitidel (kvanttiibid). Nende funktsioon on võime olla olekus 1, 0, samuti üheaegselt 1 ja 0.
- Kvantarvuti võimekus on märkimisväärselt suurenenud, sest pole vaja otsida seast õiget vastust. Sellisel juhul valitakse vastus juba olemasolevatest variantidest koos teatud kirjavahetuse tõenäosusega.
Mis on kvantarvuti?
Kvantitatiivse arvuti põhimõte, mis põhineb piisava tõenäosusega lahenduse valikul ja võime leida selline lahendus mitu korda kiiremini kui kaasaegsed arvutid, määrab selle kasutamise eesmärgi. Esiteks, sellise arvutitehnoloogia tekkimine muretseb krüptograafide pärast. See on tingitud kvantarvuti võimest lihtsalt paroolid arvutada. Niisiis, Venemaa ameerika teadlaste loodud kõige võimsam kvantarvuti on võimeline olemasolevate krüpteerimissüsteemide võtmeid hankima.
Kvantarvutite jaoks on ka rohkem kasulikke rakenduslikke ülesandeid, mis on seotud elementaarsete osakeste käitumisega, geneetika, tervishoiu, finantsturgude, võrkude kaitsmisega viirustest, tehisintellektist ja paljudest teistest, mida tavalised arvutid ei suuda lahendada.
Kuidas on quantum arvuti korraldatud?
Kvantitatiivse arvuti ehitamine põhineb kubitide kasutamisel. Praegu kasutatavate kubitide füüsikaline jõudlus:
- džamperega ülijuhikute rõngad, mitmesuunalisest voolust;
- üksikud aatomid, laserkiirte mõju all;
- ioonid;
- footonid;
- Pooljuhtide nanokristallide kasutamise variandid on välja töötatud.
Quantum arvuti - operatsiooni põhimõte
Kui töös on kindel klassikaline arvuti, siis on keeruline vastata küsimusele, kuidas quantum computer töötab. Kvantitatiivse arvuti töökorralduse kirjeldus põhineb kahel arusaamatu fraasil:
- supeldumise põhimõte on kubitite küsimus, mida saab üheaegselt positsioonides 1 ja 0. See võimaldab mitut arvutust üheaegselt teha, selle asemel et sorteerida valikuid, mis annab aja jooksul suure kasu;
- Kvantine tõmbamine on nähtus, mida märkis A. Einstein, mis on kahe osakese omavaheline ühendus. Lihtsamalt öeldes, kui ühel osakestel on positiivne helikooslus, siis teine võtab koheselt positiivse helisuse. See suhe leiab aset sõltumata kaugusest.
Kes leiutas kvantarvuti?
Kvantmehaanika aluseks oli hüpoteesina juba eelmise sajandi alguses. Selle areng on seotud selliste suurepäraste füüsikutega nagu Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. 1980. aastal tegi Antonov idee kvantarvutuste võimaluse kohta. Ja aasta tagasi Richard Feyneman teoreetiliselt modelleeris esimese kvantarvuti.
Nüüd on quantum-arvutite loomine arendusetapis ja isegi raske ette kujutada, mida quantum arvuti saab teha. Kuid on täiesti selge, et selle suuna omandamine toob inimestele kaasa palju uusi avastusi kõikides teaduse valdkondades, võimaldab meil uurida mikro- ja makromajanduslikku maailma, et rohkem teada saada mõistuse olemusest, geneetikast.