Что такое квантовые вычисления?

Что такое квантовые вычисления?

Квантовые вычисления — это парадигма, отличная от классических вычислений, которые мы все знаем (компьютеры и другие устройства, которые мы в настоящее время используем ежедневно). Квантовые вычисления основаны на использовании законов квантовой механики, из которых следует, что частица может находиться в двух состояниях одновременно.

Как родились квантовые вычисления?

Идея квантовых вычислений родилась из-за того, что становилось все труднее производить микрочипы меньшего размера, из-за чего в будущем было бы невозможно продолжать уменьшать размер этих микрочипов, поэтому классические вычисления в конечном итоге достигли бы своего предела. Из-за этого было необходимо открыть новые технологии, которые позволили бы преодолеть это ограничение.

Как работают квантовые вычисления?

Таким образом, квантовые вычисления основаны на использовании кубитов, а не битов, используемых классическими вычислениями. Как и бит, кубит может принимать значения 1 и 0, но, используя законы квантовой механики, он может принимать оба значения одновременно (может быть 80% на 1 и 20% a 0), что открывает возможность применения логических операций, которые нельзя было применить к битам.

Для чего нужны квантовые вычисления?

Квантовые вычисления имеют ряд преимуществ перед классическими, среди которых выделяются большая вычислительная мощность и меньшее энергопотребление. Это открывает двери для решения проблем, которые до сих пор были неразрешимы с помощью классических вычислений. Используя обычную систему для поиска наилучшего решения проблемы, необходимо было бы протестировать все возможные решения, однако с квантовыми вычислениями в этом нет необходимости. Имея возможность находиться в нескольких состояниях одновременно, квантовая система сможет проверять эти решения одновременно, решая задачу за меньшее время. Это может обеспечить важные достижения в других областях. , например Искусственный интеллект. и Глубокое обучение. , так как это позволило бы создавать более сложные и эффективные модели или при изучении взаимодействия между частицами, что позволило бы создавать новые материалы.

Каков его текущий статус?

Область квантовых вычислений едва продвинулась вперед, однако в последние годы несколько технологических компаний начали исследования в этой области. IBM объявила, что продаст первый квантовый компьютер для коммерческого использования. А несколько дней назад Google объявил, что достиг квантового превосходства в журнале Nature, выполнив за считанные минуты программы, для которых обычному компьютеру потребовались бы годы. Хотя неясно, в какой степени это правда, и хотя могут потребоваться годы, чтобы закончить разработку и достичь результатов с действительно сложными проблемами, ясно то, что квантовые вычисления приносят важные достижения и что, хотя в настоящее время они не могут быть использованы для решения сложных задач , может использоваться для небольших ситуаций и может достигать лучших результатов, чем классические вычисления.

Какое будущее у квантовых вычислений?

Сегодня квантовые вычисления имеют важные ограничения. Каждый кубит должен быть полностью изолирован, по крайней мере, с одним эксклюзивным кабельным соединением и должен поддерживаться при очень низких температурах. В настоящее время модели, представленные Google и IBM, имеют около 53 кбит. Подсчитано, что для взлома существующей системы шифрования квантовому компьютеру потребуется 100 миллионов кубитов, так что он еще довольно далек от решения действительно сложных проблем. Следующими шагами в этой области будет улучшение текущего дизайна, посредством которого они работают, и увеличение количества кубитов, которое может использовать квантовый компьютер.

Вы можете узнать больше о кубитах в этом видео на YouTube, которое нам очень нравится: