Deich mbliana ina dhiaidh sin níl a fhios ag aon duine cathain

Do dhuine nach bhfuil chomh eolach sin agus a bhfuil an iliomad foilseachán léite aige faoi ríomhairí chandamach, b’fhéidir go gcuirfí le tuiscint gur meaisíní “as an tseilf” iad seo a oibríonn ar an mbealach céanna le gnáth-ríomhairí. Ní dhéanfaidh aon ní a d'fhéadfadh a bheith mícheart. Creideann cuid acu fiú nach bhfuil aon ríomhairí chandamach ann fós. Agus is cuma le daoine eile cad chuige a n-úsáidfear iad, ós rud é nach bhfuil siad deartha chun córais náid amháin a athsholáthar.

Is minic a chloisimid go mbeidh na chéad ríomhairí chandamach a fheidhmeoidh i gceart le feiceáil i gceann deich mbliana. Mar sin féin, mar a thug Linley Gwennap, príomh-anailísí ag an Linley Group, faoi deara san alt, “nuair a deir daoine go mbeidh ríomhaire chandamach le feiceáil i gceann deich mbliana, níl a fhios acu cathain a tharlóidh sé.”

In ainneoin an staid seo doiléir, an t-atmaisféar na hiomaíochta do na mar a thugtar air. ceannas chandamach. Bhí imní orthu faoi obair chandamach agus dul chun cinn na Síne, d'éirigh le riarachán na SA an tAcht um Thionscnamh Quantum Náisiúnta i mí na Nollag seo caite.1). Tá sé mar aidhm ag an doiciméad tacaíocht feidearálach a sholáthar do thaighde, forbairt, léiriú agus cur i bhfeidhm na ríomhaireachta chandamach agus na dteicneolaíochtaí. I gceann deich mbliana draíochtúla, caithfidh rialtas SAM na billiúin ag tógáil bonneagair ríomhaireachta chandamach, éiceachórais, agus ag earcú daoine. Chuir na príomhfhorbróirí ríomhairí chandamach go léir - D-Wave, Honeywell, IBM, Intel, IonQ, Microsoft agus Rigetti, chomh maith le cruthaitheoirí na halgartaim chandamach 1QBit agus Zapata fáilte roimh seo. Tionscnamh Náisiúnta Quantum.

Ceannródaithe D-WAve

Sa bhliain 2007, thug D-Wave Systems sliseanna 128-qubit (2), ar a dtugtar an chéad ríomhaire chandamach ar domhan. Mar sin féin, ní raibh aon chinnteacht an bhféadfaí é sin a ghairm - níor taispeánadh ach a chuid oibre, gan aon sonraí faoina thógáil. In 2009, d’fhorbair D-Wave Systems inneall cuardaigh íomhá “chandamach” do Google. I mí na Bealtaine 2011, fuair Lockheed Martin ríomhaire chandamach ó D-Wave Systems. D-tonn amháin le haghaidh $ 10 milliún, agus conradh ilbhliantúil á shíniú aige chun a halgartaim ghaolmhara a oibriú agus a fhorbairt.

In 2012, léirigh an meaisín seo an próiseas chun an móilín próitéine helical a aimsiú leis an bhfuinneamh is ísle. Úsáideann taighdeoirí ó D-Wave Systems córais le huimhreacha éagsúla cuaid, rinne sé roinnt ríomhaireachtaí matamaitice, cuid acu a bhí i bhfad níos faide ná cumais na ríomhairí clasaiceacha. Go luath i 2014, áfach, d'fhoilsigh John Smolin agus Graham Smith alt ag éileamh nach meaisín é an meaisín D-Wave Systems. Go gairid ina dhiaidh sin, chuir Fisic an Dúlra torthaí turgnaimh i láthair a chruthaigh go bhfuil D-Wave One fós ...

Níor léirigh tástáil eile i mí an Mheithimh 2014 aon difríocht idir ríomhaire clasaiceach agus meaisín D-Wave Systems, ach d'fhreagair an chuideachta nach raibh an difríocht faoi deara ach amháin le haghaidh tascanna níos casta ná iad siúd a réitíodh sa tástáil. Go luath i 2017, nocht an chuideachta meaisín a bhí comhdhéanta de réir dealraimh 2 míle cuaichea bhí 2500 uair níos tapúla ná na halgartaim clasaiceacha is tapúla. Agus arís, dhá mhí ina dhiaidh sin, chruthaigh grúpa eolaithe nach raibh an chomparáid seo cruinn. I gcás go leor skeptics, ní ríomhairí chandamach iad córais D-Wave go fóill, ach a gcuid insamhaltaí ag baint úsáide as modhanna clasaiceacha.

Úsáideann an ceathrú glúin córas D-Wave annealings chandamachagus déantar staid chubit a bhaint amach trí chiorcaid chandamach sársheolta (bunaithe ar acomhail Josephson mar a thugtar orthu). Feidhmíonn siad i dtimpeallacht atá gar do nialas iomlán agus tá córas de 2048 cubits acu. Ag deireadh 2018, thug D-Wave isteach ar an margadh Preab, is é sin, do timpeallacht iarratais chandamach fíor-ama (KAE). Cuireann an réiteach scamall ar chumas cliaint seachtracha rochtain a fháil ar ríomhaireacht chandamach i bhfíor-am.

I mí Feabhra 2019, d’fhógair D-Wave an chéad ghlúin eile  Pegasus. Fógraíodh gurb é "an córas candamach tráchtála is fairsinge ar domhan" é le cúig nasc déag in aghaidh an chubit in ionad sé cinn, le níos mó ná 5 qubits agus laghdú torainn a chur ar siúl ag leibhéal anaithnid roimhe seo. Ba chóir go mbeadh an gléas le feiceáil ar díol i lár na bliana seo chugainn.

Qubits, nó forshuímh móide gabháil

Bíonn próiseálaithe caighdeánacha ríomhaire ag brath ar phaicéid nó ar phíosaí eolais, gach ceann acu ag léiriú freagra amháin Sea nó Níl. Tá próiseálaithe Quantum difriúil. Ní oibríonn siad i ndomhan náid amháin. cnámh elbow, is é an córas déthoiseach a thuairiscítear an t-aonad is lú agus doroinnte d'fhaisnéis chandamach spás hilbert. Mar sin, tá sé difriúil ón bhuille clasaiceach sa mhéid is gur féidir é a bheith istigh aon fhorshuíomh dhá stát chandamach. Is minic a thugtar samhail fhisiceach cubit mar shampla de cháithnín a bhfuil casadh ½ air, amhail leictreon, nó polarú aon fhótóin.

Chun leas a bhaint as cumhacht qubits, ní mór duit iad a nascadh trí phróiseas ar a dtugtar mearbhall. Le gach qubit breise, cumhacht próiseála an phróiseálaí dúbailt tú féin, toisc go bhfuil cubit nua ag gabháil le líon na dteangmhálacha agus na stáit go léir atá ar fáil sa phróiseálaí cheana féin (3). Ach ní tasc éasca é qubits a chruthú agus a chomhcheangal agus ansin insint dóibh ríomhaireachtaí casta a dhéanamh. Fanann siad thar a bheith íogair do thionchair sheachtrachais féidir earráidí ríofa a bheith mar thoradh orthu agus, sa chás is measa, meathlú cubits bhfostú, i.e. dí-chomhleanúnachasa bhfuil an curse fíor na córais chandamach. De réir mar a chuirtear qubits breise leis, méadaíonn éifeachtaí díobhálacha fórsaí seachtracha. Bealach amháin chun déileáil leis an bhfadhb seo ná breis a chumasú cuaid "SMACHT"arb í an t-aon fheidhm atá aige ná an t-aschur a sheiceáil agus a cheartú.

3. Léiriú siombalach ar an gcóras IBM 50-qubit

Mar sin féin, ciallaíonn sé seo go mbeidh gá le ríomhairí chandamach níos cumhachtaí, a bheidh úsáideach chun fadhbanna casta a réiteach, mar a chinneadh conas a fhillteann móilíní próitéine nó ag ionsamhladh na bpróiseas fisiceach taobh istigh d'adaimh. an-cubit. Dúirt Tom Watson ó Ollscoil Delft san Ísiltír le BBC News le déanaí:

-

I mbeagán focal, má tá ríomhairí chandamach le éirí de thalamh, ní mór duit teacht ar bhealach éasca le próiseálaithe qubit mór agus cobhsaí a tháirgeadh.

Ós rud é go bhfuil qubits éagobhsaí, tá sé thar a bheith deacair córas a chruthú le go leor acu. Mar sin má theipeann ar qubits sa deireadh mar choincheap don ríomhaireacht chandamach, tá rogha eile ag eolaithe: geataí qubit quantum.

D'fhoilsigh foireann ó Ollscoil Purdue staidéar in npj Quantum Information inar sonraíodh a gcruthú. Creideann eolaithe sin gliondarmurab ionann agus qubits, is féidir leo a bheith ann i níos mó ná dhá stát, mar shampla 0, 1, agus 2, agus do gach stát breise, méadaíonn an chumhacht ríomhaireachtúil aon qudit amháin. I bhfocail eile, ní mór duit an méid céanna faisnéise a ionchódú agus a phróiseáil. lú ghlóir ná cubits.

Chun geata chandamach a chruthú ina raibh cudit, ionchódaigh foireann Purdue ceithre chudit ina dhá fhótón bhfostú i dtéarmaí minicíochta agus ama. Roghnaigh an fhoireann fótóin toisc nach gcuireann siad isteach ar an gcomhshaol chomh héasca, agus trí úsáid a bhaint as fearainn iolracha is féidir níos mó dul i ngleic le níos lú fótón. Bhí cumhacht próiseála 20 qubits ag an ngeata críochnaithe, cé nach raibh gá leis ach ceithre qubit, le cobhsaíocht bhreise mar gheall ar úsáid fótóin, rud a fhágann gur córas geallta é do ríomhairí chandamach sa todhchaí.

Gaistí sileacain nó ian

Cé nach bhfuil an tuairim seo ag gach duine, is cosúil go bhfuil buntáistí ollmhór ag baint le húsáid sileacain chun ríomhairí chandamach a chruthú, ós rud é go bhfuil an teicneolaíocht sileacain bunaithe go maith agus go bhfuil baint ag tionscal mór leis cheana féin. Úsáidtear sileacain i bpróiseálaithe chandamach Google agus IBM, cé go ndéantar é a fhuaraithe go teocht an-íseal iontu. Ní ábhar idéalach é do chórais chandamach, ach tá eolaithe ag obair air.

De réir foilseachán le déanaí i Nature, d'úsáid foireann taighdeoirí fuinneamh micreathonn chun dhá cháithnín leictreon ar fionraí i sileacain a ailíniú agus ansin iad a úsáid chun sraith ríomhanna tástála a dhéanamh. Chuir an grúpa, a chuimsigh, go háirithe, eolaithe ó Ollscoil Wisconsin-Madison "fionraí" cubits leictreon aonair i struchtúr sileacain, arbh í fuinneamh na radaíochta micreathonn a chinn an casadh. I bhforshuíomh, rothlaíonn leictreon timpeall dhá ais dhifriúla ag an am céanna. Ansin cuireadh an dá qubits le chéile agus ríomhchláraíodh iad chun ríomhaireachtaí tástála a dhéanamh, agus ina dhiaidh sin rinne na taighdeoirí comparáid idir na sonraí a ghineann an córas agus sonraí a fuarthas ó ríomhaire caighdeánach a rinne na ríomhanna tástála céanna. Tar éis na sonraí a cheartú, ríomhchláraithe próiseálaí sileacain chandamach dhá-ghiotán.

Cé go bhfuil céatadán na n-earráidí fós i bhfad níos airde ná i gaistí ian mar a thugtar orthu (feistí ina stóráiltear cáithníní luchtaithe ar nós iain, leictreoin, prótóin ar feadh tamaill) nó ríomhairí  bunaithe ar shársheoltóirí ar nós D-Wave, is suntasaí fós é an méid a baineadh amach mar go bhfuil sé thar a bheith deacair cuabanna a leithlisiú ó thorann seachtrach. Feiceann speisialtóirí deiseanna chun an córas a scálú agus a fheabhsú. Agus tá úsáid sileacain, ó thaobh teicneolaíochta agus eacnamaíoch, ríthábhachtach anseo.

Mar sin féin, do go leor taighdeoirí, ní sileacain todhchaí na ríomhairí chandamach. I mí na Nollag na bliana seo caite, bhí an chuma ar an eolas gur bhain innealtóirí na cuideachta Meiriceánach IonQ úsáid as ytterbium chun an ríomhaire chandamach is táirgiúla ar domhan a chruthú, a sháraigh córais D-Wave agus IBM.

Ba é an toradh ná meaisín ina raibh adamh amháin i ngaiste ian (4) úsáideann cubit sonraí aonair le haghaidh ionchódú, agus déantar na cubits a rialú agus a thomhas ag baint úsáide as bíoga léasair speisialta. Tá cuimhne ag an ríomhaire ar féidir leis 160 qubit de shonraí a stóráil. Is féidir leis ríomhaireachtaí a dhéanamh go comhuaineach ar 79 cubits freisin.

4. Scéim an gaiste ian IonQ

Rinne eolaithe ó IonQ tástáil chaighdeánach ar an rud ar a dtugtar Bernstein-Waziraniego algartam. Ba é tasc an mheaisín ná buille faoi thuairim a thabhairt ar uimhir idir 0 agus 1023. Déanann ríomhairí clasaiceacha aon cheann déag de bhuillítí le haghaidh uimhir 10 ngiotán. Úsáideann ríomhairí Quantum dhá chur chuige chun an toradh a thomhas le cinnteacht 100%. Ar an gcéad iarracht, rinne an ríomhaire chandamach IonQ buille faoi thuairim 73% ar an meán de na huimhreacha tugtha. Nuair a reáchtáiltear an algartam d'aon uimhir idir 1 agus 1023, is é 0,2% an ráta ratha do ghnáthríomhaire, agus 79% i gcás IonQ.

Creideann saineolaithe IonQ go bhfuil córais atá bunaithe ar ghaistí ian níos fearr ná na ríomhairí chandamach sileacain atá á dtógáil ag Google agus ag cuideachtaí eile. Feidhmíonn a maitrís 79-qubit níos fearr ná próiseálaí chandamach Bristlecone Google 7 qubit. Tá toradh IonQ thar a bheith tábhachtach freisin maidir le ham aga fónaimh an chórais. De réir cruthaitheoirí an mheaisín, le haghaidh qubit amháin, tá sé fós ag 99,97%, rud a chiallaíonn ráta earráide 0,03%, agus b'ionann torthaí is fearr an chomórtais thart ar 0,5%. Ba cheart go mbeadh an ráta earráide 99,3-giotán don fheiste IonQ 95%, cé nach mó ná XNUMX% an chuid is mó den chomórtas.

Is fiú é sin a chur leis, de réir taighdeoirí Google ardcheannas chandamach – an pointe ag a n-éiríonn le ríomhaire chandamach gach meaisín eile atá ar fáil – is féidir é a bhaint amach cheana féin le ríomhaire chandamach a bhfuil 49 cubit aige, ar choinníoll go bhfuil an ráta earráide ar gheataí dhá chubit faoi bhun 0,5%. Mar sin féin, tá constaicí móra fós le sárú ag an modh gaiste ian sa ríomhaireacht chandamach: am forghníomhaithe mall agus méid ollmhór, chomh maith le cruinneas agus inscálaitheacht na teicneolaíochta.

Daingean na siféar ina bhfothracha agus iarmhairtí eile

I mí Eanáir 2019 ag CES 2019, d’fhógair Príomhfheidhmeannach IBM Ginni Rometty go raibh IBM ag tairiscint córas ríomhaireachta chandamach comhtháite cheana féin le haghaidh úsáid tráchtála. Ríomhairí chandamach IBM5) atá lonnaithe go fisiciúil i Nua Eabhrac mar chuid den chóras Córas XNUMX IBM Q. Trí úsáid a bhaint as an Líonra Q agus an Lárionad Ríomhaireachta Quantum Q, is féidir le forbróirí na bogearraí Qiskit a úsáid go héasca chun halgartaim chandamach a thiomsú. Mar sin, tá cumhacht ríomhaireachta ríomhairí chandamach IBM ar fáil mar seirbhís néalríomhaireachta, ar phraghas réasúnta.

Tá seirbhísí den sórt sin á gcur ar fáil ag D-Wave le tamall anuas anois, agus tá príomh-imreoirí eile (amhail Amazon) ag pleanáil tairiscintí scamall candamach dá samhail. Chuaigh Microsoft níos faide leis an réamhrá Q# teanga ríomhchlárúcháin (pronounced like) gur féidir oibriú le Visual Studio agus a reáchtáil ar ríomhaire glúine. Tá uirlis ag ríomhchláraitheoirí chun halgartaim chandamach a insamhladh agus droichead bogearraí a chruthú idir ríomhaireacht chlasaiceach agus chandamach.

Is í an cheist, áfach, cad is féidir a bheith úsáideach do ríomhairí agus a gcumhacht ríomhaireachta? I staidéar a foilsíodh i mí Dheireadh Fómhair seo caite san iris Science, rinne eolaithe ó IBM, Ollscoil Waterloo agus Ollscoil Theicniúil München iarracht na cineálacha fadhbanna is cosúil le ríomhairí chandamach a réiteach a chomhfhogasú.

De réir an staidéir, beidh feistí den sórt sin in ann casta a réiteach ailgéabar líneach agus fadhbanna leas iomlán a bhaint. Fuaimeann sé doiléir, ach d’fhéadfadh deiseanna a bheith ann le haghaidh réitigh níos simplí agus níos saoire ar cheisteanna a dteastaíonn go leor iarrachta, acmhainní agus ama uathu, agus uaireanta nach bhfuil aon bhaint acu leo.

5. Ríomhaire chandamach IBM

Ríomhaireacht chandamach úsáideach athrú diametrically réimse na cripteagrafaíochta. A bhuí leo, d’fhéadfaí cóid criptithe a scoilteadh go tapa agus, b’fhéidir, scriosfar teicneolaíocht blockchain. Dealraíonn sé anois gur cosaint láidir doscriosta é criptiú RSA a chosnaíonn an chuid is mó de na sonraí agus na cumarsáide ar domhan. Mar sin féin, is féidir le ríomhaire chandamach sách cumhachtach go héasca Crack RSA criptithe leis an gcabhair Algartam Shora.

Conas é a chosc? Tacaíonn roinnt daoine le fad na n-eochracha criptithe poiblí a mhéadú go dtí an méid is gá chun díchriptiú chandamach a shárú. I gcás daoine eile, ba cheart é a úsáid leis féin chun cumarsáid shlán a chinntiú. A bhuí le cripteagrafaíocht chandamach, dhéanfadh an gníomh an-idircheapadh na sonraí iad a éilliú, agus ina dhiaidh sin ní bheadh ​​an duine a chuirfeadh isteach ar an gcáithnín in ann faisnéis úsáideach a fháil uaidh, agus thabharfaí foláireamh don fhaighteoir faoin iarracht chluasaithe.

Luaitear go minic freisin feidhmeanna féideartha na ríomhaireachta chandamach. anailís eacnamaíoch agus réamhaisnéis. A bhuí le córais chandamach, is féidir samhlacha casta iompraíochta margaidh a leathnú chun go leor athróg níos mó a áireamh ná mar a bhí roimhe, rud a fhágann go mbeidh diagnóisí agus tuar níos cruinne ann. Trí na mílte athróg a phróiseáil ag ríomhaire chandamach ag an am céanna, d’fhéadfaí an t-am agus an costas a theastaíonn le haghaidh forbartha a laghdú. drugaí nua, réitigh iompair agus lóistíochta, slabhraí soláthair, samhlacha aeráidechomh maith le go leor fadhbanna eile a bhaineann le castacht ollmhór a réiteach.

Dlí marigold

Bhí a dhlí Moore féin ag saol na seanríomhairí, agus ní mór go mbeadh ríomhairí chandamach á dtreorú ag an duine ar a dtugtar Dlí marigold. Tá a ainm faoi chomaoin ag duine de na speisialtóirí chandamach is suntasaí ag Google, Hartmut Nevena (6), a deir go bhfuil dul chun cinn á dhéanamh i dteicneolaíocht ríomhaireachta chandamach faoi láthair i luas easpónantúil dúbailte.

Ciallaíonn sé seo, in ionad an fheidhmíocht a dhúbailt le hathtrialltaí leantacha, mar a bhí i gcás ríomhairí clasaiceacha agus dlí Moore, go bhfeabhsaíonn teicneolaíocht chandamach feidhmíocht i bhfad níos tapúla.

Saineolaithe a thuar an teacht na superiority chandamach, is féidir a aistriú ní hamháin ar an superiority ríomhairí chandamach thar aon cinn clasaiceach, ach freisin ar bhealaí eile - mar thús ré na ríomhairí chandamach úsáideacha. Réiteoidh sé seo an bealach do dhul chun cinn sa cheimic, sa réaltfhisic, sa leigheas, sa tslándáil, sa chumarsáid, agus go leor eile.

Mar sin féin, tá tuairim ann freisin nach mbeidh a leithéid d’uasghrádú ann go deo, ar a laghad ní sa todhchaí intuartha. Leagan níos séimhe den amhras é sin ní bheidh ríomhairí chandamach in áit ríomhairí clasaiceacha mar nach bhfuil siad deartha chun é sin a dhéanamh. Ní féidir leat meaisín chandamach a chur in ionad iPhone nó ríomhaire, díreach mar ní féidir iompróir aerárthach núicléach a chur in ionad bróga leadóige.. Ligeann ríomhairí clasaiceacha duit cluichí a imirt, ríomhphost a sheiceáil, scimeáil ar an ngréasán, agus reáchtáil cláir. Déanann ríomhairí Quantum i bhformhór na gcásanna insamhaltaí atá ró-chasta do chórais dhénártha a ritheann ar ghiotán ríomhaire. I bhfocail eile, ní bhfaighidh tomhaltóirí aonair beagnach aon tairbhe as a ríomhaire chandamach féin, ach is iad na tairbhithe fíor an aireagáin, mar shampla, NASA nó Institiúid Teicneolaíochta Massachusetts.

Inseoidh Am cén cur chuige is oiriúnaí - IBM nó Google. De réir dhlí Neven, nílimid ach cúpla mí ó léiriú iomlán ar shármhaitheas chandamach ag foireann amháin nó ag foireann eile a fheiceáil. Agus ní ionchas é seo a thuilleadh "i ndeich mbliana, is é sin, níl a fhios ag aon duine cathain."