Tekau tau i muri mai kaore tetahi e mohio ana ahea

Ki te tangata iti ake te mohio kua panui i te tini o nga panui e pa ana ki nga rorohiko quantum, tera pea ka puta te whakaaro he miihini "atu-te-papa" enei e mahi ana ki nga rorohiko noa. Karekau he mea ke atu. Ko etahi e whakapono ana karekau ano he rorohiko quantum. Ko etahi e whakaaro ana he aha te mea ka whakamahia, i te mea kaore i hangaia hei whakakapi i nga punaha kore-kotahi.

He maha nga wa ka rongo tatou ka puta nga rorohiko tuuturu tuatahi me te mahi tika i roto i te tekau tau. Heoi ano, ko ta Linley Gwennap, te kaitātari matua o te Roopu Linley, i kii i roto i te tuhinga, "ka kii te tangata ka puta mai he rorohiko quantum i roto i nga tau tekau, kaore ratou e mohio ahea ka puta."

Ahakoa tenei ahuatanga koretake, ko te hau o te whakataetae mo te hunga e kiia nei. te mana nui. I te awangawanga mo te mahi quantum me te angitu o nga Hainamana, ka paahitia e te whakahaeretanga o Amerika i te Hakihea kua taha ake nei te National Quantum Initiative Act (1). Ko te tikanga o te tuhinga ki te whakarato i te tautoko a te kawanatanga mo te rangahau, te whanaketanga, te whakaaturanga, me te whakamahinga o te rorohiko me nga hangarau. I roto i nga tau makutu kotahi tekau, ka whakapaua e te kawanatanga o Amerika nga piriona ki te hanga hanganga rorohiko quantum, punaha rauwiringa kaiao, me te kimi tangata. Ko nga kaihanga nui katoa o nga rorohiko quantum - D-Wave, Honeywell, IBM, Intel, IonQ, Microsoft me Rigetti, me nga kaihanga o te quantum algorithms 1QBit me Zapata i mihi ki tenei. Motu Motu Nui.

D-WAve Paionia

I te tau 2007, i whakauruhia e D-Wave Systems he maramara 128-qubit (2), ka kiia te rorohiko quantum tuatahi o te ao. Heoi, karekau he tino mohio mena ka kiia tera - ko ana mahi anake i whakaatuhia, kaore he korero mo tana hanga. I te tau 2009, i whakawhanakehia e D-Wave Systems tetahi miihini rapu ahua "quantum" mo Google. I te marama o Haratua 2011, i whiwhi a Lockheed Martin i tetahi rorohiko quantum mai i D-Wave Systems. D-ngaru kotahi mo te $10 miriona, i te wa e hainatia ana he kirimana tau maha mo tana mahi me te whakawhanaketanga o nga algorithms e pa ana.

I te tau 2012, i whakaatuhia e tenei miihini te mahi ki te kimi i te ngota ngota pūmua helical me te iti rawa o te kaha. Ka whakamahia e nga kairangahau mai i nga punaha D-Wave nga punaha he rereke nga tau qubits, i mahia he maha o nga tatauranga pangarau, ko etahi i tawhiti atu i te kaha o nga rorohiko tawhito. Heoi, i te timatanga o te tau 2014, ka whakaputahia e John Smolin raua ko Graham Smith tetahi tuhinga e kii ana ehara te miihini D-Wave Systems i te miihini. I muri tata mai, ka whakaatuhia e Physics of Nature nga hua o nga whakamatautau e whakaatu ana kei te noho tonu te D-Wave One ...

Ko tetahi atu whakamatautau i te marama o Hune 2014 kaore he rereketanga i waenga i te rorohiko tawhito me te miihini D-Wave Systems, engari i whakautu te kamupene ko te rereketanga ka kitea noa mo nga mahi uaua ake i era i whakatauhia i roto i te whakamatautau. I te timatanga o te tau 2017, i hurahia e te kamupene tetahi miihini e kiia nei ko 2 mano kubitihe 2500 nga wa tere ake i te tere o nga huringa puāwaitanga. Na ano, e rua marama i muri mai, ka whakaatuhia e tetahi roopu kaiputaiao kaore i te tika tenei whakataurite. Mo te nuinga o te hunga pohehe, ko nga punaha D-Wave ehara tonu i te rorohiko quantum, engari ko to raatau whaihanga whakamahi tikanga puāwaitanga.

Ka whakamahia e te punaha D-Wave te wha o nga whakatipuranga whakaeneene quantuma ko nga ahuatanga o te qubit ka kitea ma te whakahaere i nga iahiko quantum superconducting (i runga i nga mea e kiia nei ko Josephson junctions). Ka mahi ratou i roto i te taiao e tata ana ki te kore tino me te whakamanamana i te punaha 2048 qubits. I te mutunga o te 2018, D-Wave i whakauruhia ki te maakete PANUNGA, ara, to taiao tono quantum-wa-tuturu (KAE). Ko te otinga kapua e whakarato ana ki nga kiritaki o waho te uru-waahi ki te rorohiko quantum.

I te Hui-tanguru 2019, D-Wave i panui te reanga e whai ake nei  Pegasus. I panuitia ko "te punaha arorangi nui rawa atu o te ao" me te tekau ma rima nga hononga mo ia qubit hei utu mo te ono, me te neke atu i te 5 kubiti me te whakahuri i te whakaheke haruru i te taumata kaore i mohiotia i mua. Me puta te taputapu ki te hokonga i waenganui o te tau e whai ake nei.

Qubits, superpositions ranei me te herenga

Ka whakawhirinaki nga kaitukatuka rorohiko paerewa ki nga paatete, ki nga waahanga korero ranei, he tohu kotahi te whakautu ae, kahore ranei. He rereke nga tukatuka quantum. Kaore ratou e mahi i roto i te ao kore-kotahi. koiwi tuke, ko te waahanga iti rawa me te kore wehewehe o nga korero rahinga ko te punaha ahu-rua kua whakaahuatia Hilbert wāhi. Na reira, he rereke mai i te patupatu matarohia i te mea ka uru ki roto tetahi superposition e rua nga ahuatanga quantum. Ko te tauira tinana o te qubit he tauira o te matūriki me te miro ½, penei i te irahiko, te polarization ranei o te whakaahua kotahi.

Hei whakamahi i te mana o nga qubits, me hono koe ma te tukanga e kiia nei rangirua. Ki ia qubit taapiri, te mana tukatuka o te tukatuka takirua e koe, i te mea ka haere tahi te maha o nga whakaraeraetanga me te urunga o te qubit hou me nga kawanatanga katoa kei te waatea i roto i te tukatuka (3). Engari ko te hanga me te whakakotahi i nga qubits, katahi ka kii atu ki a raatau ki te mahi i nga tatauranga uaua ehara i te mea ngawari. Ka noho ratou tino tairongo ki nga awe o wahoka puta he hapa i te tatauranga, a, i te kino rawa atu, ki te pirau o nga qubits, ara. whakahekengakoinei te tino kanga o nga punaha quantum. I te taapiri atu o nga qubits, ka piki ake nga paanga kino o nga kaha o waho. Ko tetahi huarahi ki te whakatau i tenei raru ko te whakahohe i etahi atu qubits "Mana"ko tana mahi anake he tirotiro me te whakatika i te putanga.

3. He tohu tohu mo te punaha IBM 50-qubit

Heoi, ko te tikanga ka nui ake te kaha o nga rorohiko quantum, e whai hua ana ki te whakaoti rapanga uaua, penei i te whakatau me pehea te huri o nga ngota ngota pūmua, te whakatairite ranei i nga tukanga tinana o roto ngota. maha qubits. Ko Tom Watson o te Whare Wananga o Delft i Netherlands i korero tata nei ki te BBC News:

-

Hei poto, mena ka rere nga rorohiko quantum, me whai huarahi ngawari koe ki te whakaputa i nga miihini qubit nui me te pumau.

I te mea he koretake nga qubits, he tino uaua ki te hanga i tetahi punaha me te maha o era. Na, ki te mutunga ka rahua nga qubits hei ariā mo te rorohiko quantum, he huarahi kee nga kaiputaiao: qubit quantum gates.

I whakaputaina e tetahi roopu mai i te Whare Wananga o Purdue he rangahau i roto i te npj Quantum Information e whakaatu ana i ta raatau hanganga. E whakapono ana nga kaiputaiao kuditsKaore i rite ki nga qubits, ka taea te noho i roto i te neke atu i te rua nga ahuatanga-hei tauira, 0, 1, me te 2-a mo ia ahua taapiri, ka piki ake te mana rorohiko o te qudit kotahi. I etahi atu kupu, me whakawaehere me te tukatuka i te nui o nga korero. iti te kororia atu qubits.

Hei waihanga i nga keeti quantum kei roto nga qudits, i whakawaeheretia e te kapa Purdue nga qudits e wha ki roto i nga whakaahua e rua kua marara i runga i te auau me te wa. I kowhiria e te roopu nga whakaahua na te mea kaore i te ngawari te pa ki te taiao, me te whakamahi i nga rohe maha ka whakaaetia kia nui ake te raru me te iti ake o nga whakaahua. Ko te kuaha kua oti he mana tukatuka o 20 qubits, ahakoa e wha noa nga qudits e hiahiatia ana, me te taapiri i te pumau na te whakamahinga o nga whakaahua, na te mea he punaha pai mo nga rorohiko quantum a meake nei.

Mahanga Silicon, katote ranei

Ahakoa kaore nga tangata katoa e rite ana ki enei whakaaro, ko te whakamahinga o te silicon ki te hanga rorohiko quantum te ahua he nui nga painga, i te mea kua tino tau te hangarau silicon me te mea he umanga nui kei te hono atu. Kei te whakamahia a Silicon i roto i nga tukatuka quantum a Google me IBM, ahakoa ka whakamataohia i roto i a raatau ki te iti rawa o te mahana. Ehara i te mea tino pai mo nga punaha quantum, engari kei te mahi nga kaiputaiao.

E ai ki tetahi panuitanga i tata nei i Nature, i whakamahia e te roopu kairangahau te hiko ngaruiti ki te whakarite i nga matūriki irahiko e rua kua whakatarewahia ki roto i te silicon, katahi ka whakamahia ki te mahi i te raupapa o nga tatauranga whakamatautau. Ko te roopu, inaa, ko nga kaiputaiao mai i te Whare Wananga o Wisconsin-Madison i "whakarewa" i nga qubits irahiko kotahi i roto i te hanganga silicon, ko te miro i whakatauhia e te kaha o te ngaruiti radiation. I roto i te superposition, he irahiko i te wa kotahi ka huri huri noa i nga toki rereke e rua. Ko nga qubits e rua ka whakakotahihia, ka whakamaherehia hei mahi i nga tatauranga whakamatautau, i muri iho ka whakatauritehia e nga kairangahau nga raraunga i hangaia e te punaha me nga raraunga i riro mai i te rorohiko paerewa e mahi ana i nga tatauranga whakamatautau. I muri i te whakatika i nga raraunga, ka taea te papatono pūtukatuka silicon quantum moka-rua.

Ahakoa he nui ake te paheketanga o nga hapa i nga mea e kiia nei ko nga mahanga katote (nga taputapu kei roto i nga matūriki whai utu penei i te katote, te irahiko, te iraoho e rongoa ana mo etahi wa) he rorohiko ranei.  i runga i nga superconductors penei i te D-Wave, he mea whakamiharo te whakatutukitanga na te mea he tino uaua te wehe i nga qubits mai i te haruru o waho. Ka kitea e nga tohunga nga whai waahi ki te whakatikatika me te whakapai ake i te punaha. A ko te whakamahinga o te silicon, mai i te tirohanga hangarau me te ohanga, he mea nui ki konei.

Heoi, mo te maha o nga kairangahau, ehara te silicon i te heke mai o nga rorohiko quantum. I te Hakihea i tera tau, ka puta nga korero i whakamahia e nga miihini o te kamupene Amerika a IonQ te ytterbium ki te hanga i te rorohiko tino whai hua o te ao, nui atu i nga punaha D-Wave me IBM.

Ko te hua ko te miihini he ngota kotahi kei roto i te mahanga katote (4) ka whakamahi i te qubit raraunga kotahi mo te whakawaehere, ka whakahaeretia, ka inehia nga qubit ma te whakamahi i nga pupuhi laser motuhake. He mahara te rorohiko ka taea te penapena 160 qubits o nga raraunga. Ka taea hoki te mahi tatau i te wa kotahi i runga i te 79 qubits.

4. Kaupapa o te mahanga katote IonQ

I whakahaerehia e nga Kairangataiao mai i IonQ tetahi whakamatautau paerewa o te mea e kiia nei Bernstein-Vaziranian algorithm. Ko te mahi a te mihini ko te matapae i tetahi tau i waenga i te 0 me te 1023. Ka tangohia e nga rorohiko tawhito tekau ma tahi nga tohu mo te tau moka-10. Ka whakamahia e nga rorohiko quantum nga huarahi e rua ki te matapae i te hua me te 100% tino. I te nganatanga tuatahi, i matapaetia e te rorohiko quantum IonQ te toharite o te 73% o nga tau kua homai. Ina whakahaerehia te algorithm mo tetahi tau i waenga i te 1 me te 1023, ko te reeti angitu mo te rorohiko noa he 0,2%, mo te IonQ he 79%.

E whakapono ana nga tohunga o IonQ he pai ake nga punaha i runga i nga mahanga katote ki nga rorohiko quantum silicon e hangaia ana e Google me etahi atu kamupene. Ko ta raatau matrix 79-qubit he nui ake te mahi a Google's Bristlecone quantum processor e 7 qubits. He rawe te hua o te IonQ ina tae mai ki te wa o te punaha. E ai ki nga kaihanga o te miihini, mo te qubit kotahi, kei te noho tonu ki te 99,97%, ko te tikanga he hapa o te 0,03%, ko nga hua pai rawa atu o te whakataetae he 0,5%. Ko te reeti hapa moka-rua mo te taputapu IonQ me 99,3%, ko te nuinga o nga kaiwhakataetae kaore e neke ake i te 95%.

He pai te taapiri atu, e ai ki nga kairangahau a Google te mana nui - ko te waahi ka nui ake te mahi a te rorohiko quantum i nga miihini katoa e waatea ana - ka taea te toro atu me te rorohiko quantum me te 49 qubits, mena ko te reiti hapa i runga i nga kuaha rua-qubit kei raro iho i te 0,5%. Heoi ano, ko te tikanga mahanga katote i roto i te rorohiko quantum kei te aro tonu ki nga raru nui hei hinga: he puhoi te wa mahi me te rahi nui, tae atu ki te tika me te tauine o te hangarau.

Te pa kaha o nga ciphers kua pakaru me etahi atu hua

I te Hanuere 2019 i te CES 2019, i kii te Tumuaki o IBM a Ginni Rometty kua tukuna kee e IBM tetahi punaha rorohiko taapiri mo te whakamahi arumoni. IBM rorohiko quantum5) kei New York hei wahanga o te punaha IBM Q Pūnaha Tuatahi. Ma te whakamahi i te Q Whatunga me te Q Quantum Computational Center, ka taea e nga kaiwhakawhanake te whakamahi i te rorohiko Qiskit ki te whakahiato i nga algorithms quantum. No reira, kei te waatea te mana rorohiko o IBM quantum computers ratonga rorohiko kapua, utu tika.

Kua roa ano te D-Wave e whakarato ana i nga ratonga penei, me etahi atu kaitakaro nui (penei i a Amazon) kei te whakamahere i nga tuku kapua nui. I haere atu a Microsoft me te whakataki Q# reo whakahōtaka (ka whakahuahia) ka taea te mahi me te Visual Studio me te whakahaere i runga i te pona. He taputapu a nga Kaihōtaka hei whakatairite i nga algorithms quantum me te hanga i tetahi piriti rorohiko i waenga i te rorohiko puāwaitanga me te rorohiko quantum.

Heoi, ko te patai, he aha nga rorohiko me o raatau mana rorohiko e whai hua ai? I roto i tetahi rangahau i whakaputaina i te marama o Whiringa-a-nuku i roto i te hautaka Science, ka ngana nga kaiputaiao mai i IBM, Te Whare Wananga o Waterloo me te Whare Wananga Hangarau o Munich ki te whakatau tata ki nga momo raru e ahua pai ana ki te whakaoti rapanga e te rorohiko quantum.

E ai ki te rangahau, ka taea e enei taputapu te whakaoti uaua taurangi rarangi me nga raruraru arotautanga. He ahua rangirua, engari tera pea he waahi mo nga otinga ngawari me te iti ake mo nga take e kaha ana te whakapau kaha, rauemi me te waa, i etahi wa kaore e taea e tatou.

5. IBM rorohiko quantum

Te rorohiko quantum whai hua huri i te waahi o te tuhi tuhi. He mihi ki a raatau, ka tere te pakaru nga waehere whakamunatanga, a, tera pea, ka pakaru te hangarau poraka. Ko te whakamunatanga RSA inaianei he parepare kaha me te kore e pakaru e tiaki ana i te nuinga o nga raraunga me nga whakawhitiwhiti korero i te ao. Heoi, ka taea e te rorohiko quantum te kaha crack RSA whakamunatanga me te awhina Shora's algorithm.

Me pehea te aukati? Ko etahi e tautoko ana kia whakanuia te roa o nga taviri whakamunatanga a te iwi ki te rahi e hiahiatia ana hei whakakore i te wetemunatanga. Mo etahi atu, me whakamahi ko ia anake hei whakarite kia mau nga whakawhitinga korero. Ko te mihi ki te whakamaaramatanga quantum, ko te mahi haukoti i nga raraunga ka pirau, ka mutu ka kore e taea e te tangata e pokanoa ana te matūriki ki te tiki korero whaihua mai i a ia, ka whakatupatohia te kaiwhiwhi mo te nganatanga whakarongo.

He maha tonu nga korero mo nga tono pea mo te rorohiko quantum. tātari ōhanga me te matapae. He mihi ki nga punaha quantum, ka taea te whakawhänuihia nga tauira matatini o te whanonga maakete ki te whakauru i te maha atu o nga taurangi i mua atu, e arai atu ana ki nga tohu me nga matapaetanga tika ake. Ma te tukatuka i nga mano o nga taurangi ma te rorohiko quantum, ka taea hoki te whakaiti i te wa me te utu e hiahiatia ana mo te whanaketanga. nga raau taero hou, nga kawe waka me nga otinga arorau, nga mekameka tuku, nga tauira huarereme te whakaoti i te maha atu o nga raru o te tino uaua.

Te ture a Nevena

Kei te ao o nga rorohiko tawhito te ture a Moore, engari ko nga rorohiko quantum me arahi e nga mea e kiia nei. Te ture a Nevena. He nama tana ingoa ki tetahi o nga tohunga tino rongonui i Google, Hartmut Nevena (6), e kii ana kei te ahu whakamua te hangarau rorohiko quantum i tenei wa tere taupū rua.

Ko te tikanga, kaua e ruarua te mahi me nga whitiwhiti whai muri, pera i te ahua o nga rorohiko puāwai me te ture a Moore, ka tere ake te mahi a te hangarau quantum.

Ka matapaetia e nga tohunga te taenga mai o te hiranga o te rahi, ka taea te whakamaori ehara i te mea ko te hiranga o nga rorohiko quantum i runga i nga mea puāwaitanga, engari ano hoki i etahi atu huarahi - hei timatanga o te wa o nga rorohiko quantum whaihua. Ma tenei e para te huarahi mo nga mahi matū, astrophysics, rongoa, haumarutanga, whakawhitiwhiti korero, aha atu.

Heoi ano, tera ano te whakaaro kare rawa taua mana rangatira e noho, i te iti rawa i nga wa kei te heke mai. Ko te ahua ngawari o te whakaaro pohehe ko tera Ko nga rorohiko quantum e kore rawa e whakakapi i nga rorohiko tawhito na te mea kaore i hangaia kia pera. Kare e taea e koe te whakakapi i te iPhone, i te PC ranei ki te miihini quantum, penei me te kore e taea e koe te whakakapi i nga hu tenehi... ki te kawe waka rererangi karihi.. Ma nga rorohiko tawhito koe e takaro keemu, tirohia te imeera, ngaru i te ipurangi me te whakahaere kaupapa. Ko nga rorohiko quantum i te nuinga o te waa ka mahia nga whaihanga he uaua rawa mo nga punaha rua e rere ana i runga i nga moka rorohiko. I etahi atu kupu, karekau he painga o nga kaihoko takitahi mai i a raatau ake rorohiko quantum, engari ko nga tino painga o te hangahanga, ko te NASA, ko te Massachusetts Institute of Technology ranei.

Ma te wa e whakaatu ko tehea huarahi e tika ana - IBM ko Google ranei. E ai ki te ture a Neven, he iti noa nga marama e toe ana ka kite tatou i te tino whakaaturanga o te mana nui a tetahi kapa, tetahi atu ranei. E e ere faahou teie i te hoê mana‘o “i roto i te hoê ahuru matahiti, oia hoi, aita hoê a‘e taata i ite afea”.