კუბიტი? სამეცნიერო ფანტასტიკა შექმნილია

იყო? სულ რამდენიმე წლის წინ ყველაზე სწრაფი CPU იყო Intel Pentium 233MMX?

ახლა თქვენ შეგიძლიათ შეიძინოთ Intel P4 2 გჰც სიჩქარით ამ წლის ბოლოს 2.5 გჰც +-ს მიაღწევს. ოდესმე გაინტერესებთ რატომ? ვიცი, რომ მაქვს.

ვფიქრობ, შეიძლება ვიპოვე პასუხი, ბმული იმისა, თუ რატომ იზრდება პროცესორის სიჩქარე და ფასები იკლებს. მომავალი ახლოვდება და თქვენთვის, სუპერ გეიკებისთვის, ის შეიძლება აქ უფრო ადრე იყოს, ვიდრე თქვენ ფიქრობთ. შემიძლია გამოვიყენო ერთი სიტყვა, ?qubit ?.

მათთვის, ვინც იცნობს ტერმინს კუბიტი, შეგიძლიათ? ნუ დაელოდები. სხვებისთვის, ვინც ფიქრობს? რაზე ლაპარაკობს მე? პატარა საიდუმლოს გაგიმხელთ.

კვანტური კომპიუტერები. ეს გავიგე და ვფიქრობდი ხო? ეს არასოდეს მოხდება, ყოველ შემთხვევაში, ჩემს ცხოვრებაში. მაგრამ რ. კოლინ ჯონსონი, NSF (ეროვნული მეცნიერების ფონდი) უკვე ეძებს საიმედო ჩიპების დამზადების პროცესს.

NSF-მა შეიტანა $1.6 მილიარდი დოლარი და ოთხწლიანი ძალისხმევა ასეთი პროცესის შესაქმნელად. ამჟამად ამ პროცესის მხოლოდ ერთმა წამყვანმა კანდიდატმა გამოაქვეყნა შემოსავლები. დაახლოებით 40 მცდელობიდან, მხოლოდ ორმა ან სამმა კვანტურმა კომპიუტერმა რეალურად იმუშავა ოთახის ტემპერატურაზე.

მიზანია კვანტურმა კომპიუტერმა იმუშაოს ოთახის ტემპერატურაზე და გახადოს მისი წარმოება საზოგადოებისთვის. ამ პროექტის წამყვანია პოლ რ. ბერგერი, ოჰაიოს სახელმწიფო უნივერსიტეტის ელექტროტექნიკის ასოცირებული პროფესორი, თანამშრომლობდა ილინოისის უნივერსიტეტის დახმარებით. Urbana-Champaign-ში, ნოტრ-დამის უნივერსიტეტში, კალიფორნიის უნივერსიტეტში რივერსაიდში და საზღვაო და საჰაერო ძალების კვლევებში ლაბორატორიები. შენ გააკეთე? არ ფიქრობთ, რომ ასეთი სუპერ კომპიუტერი იქნებოდა? მთავრობას თითები არ აქვს?

მათთვის, ვინც არ იცნობს რა არის კვანტური კომპიუტერი, აქ არის ჭუჭყიანი (იმედი მაქვს, რომ ფიზიკის ქუდი ახურავთ).

კვანტური კომპიუტერები იყენებენ პროცესორს ისევე, როგორც ნებისმიერი სხვა კომპიუტერი. გარდა ამისა, ამ კომპიუტერის პროცესორი არის ის, რასაც ისინი უწოდებენ კვანტურ წერტილს (ახლა აქ არის ინფორმაცია, სადაც ინფორმაცია სქელდება).

კვანტური წერტილი არის პატარა ლითონის ან ნახევარგამტარული ყუთი, რომელიც ინახავს ელექტრონების კარგად განსაზღვრულ რაოდენობას. წერტილში ელექტრონების რაოდენობა შეიძლება დარეგულირდეს წერტილის შეცვლით? ელექტროსტატიკური გარემო. წერტილები შეიძლება იყოს და შეიქმნა 30 ნმ (ნანომეტრი) 1 მიკრონი ზომით და ნულიდან. ასობით ელექტრონამდე (ზემოთ მოწოდებული ინფორმაცია ?The Nanoelectronics and Nanocomputing Home-დან გვერდი?).
კვანტური წერტილები ინახავს ინფორმაციას დომენებში, რომლებიც მინიმუმ 10-ჯერ უფრო მცირეა, ვიდრე ჩვეულებრივ შემოთავაზებული მომავალი სილიკონის ჩიპების ტექნოლოგიებისთვის? მხოლოდ რამდენიმე კვადრატული ნანომეტრი, რომელიც შეიცავს 50-დან 10000 ატომს თითო შენახულ კვანტურ ბიტზე (კუბიტი). მოწყობილობები მუშაობენ ცალკეული ელექტრონების მყისიერად გავლის გზით იზოლატორზე, მასში ფიზიკურად გასავლელად დრო არ სჭირდება? ფენომენი სახელწოდებით "გვირაბი" ამბობს რ. კოლინ ჯონსონი.

დღეს, ის მკვლევარები, რომლებიც ექსპერიმენტებს ატარებენ საკუთარი კვანტური ჩიპების დიზაინზე, აშენებენ ან ქმნიან საკუთარ პროცესს ტექნოლოგია დამზადების, კარგი მოსავლიანობის, ოთახის ტემპერატურაზე მუშაობის, საიმედოობისა და განმეორებადობის გარეშე მცირე ზომის.

ალბათობის ტალღა? გავლენას ახდენს კვანტურ წერტილებად გვირაბის შედეგებზე. სასრული ალბათობის გამო, რომ ელექტრონი აღმოჩნდეს საიზოლაციო ბარიერის მეორე მხარეს, კვანტური მექანიკა პროგნოზირებს, რომ ზოგიერთი ელექტრონი აღმოჩნდება ერთ ან მეორე მხარეს, რაც დამოკიდებულია დენზე ?ეკოლოგიური? პირობები.

გავრცელებული ინფორმაციით, რ. კოლინ ჯონსონი:

?გარდა გვირაბებისა, თითოეულ ნანოზომის დომენს შეუძლია ერთდროულად შეინახოს 1 და 0 იმის გამო, რასაც "სუპერპოზიცია" ეწოდება მათ კუბიტებში. სუპერპოზიცია? შეინახეთ კუბიტის ლოგიკური მდგომარეობა ნისლიანად, სანამ არ მოგიწოდებთ "მოხსენება" შედეგზე. მაშასადამე, კუბიტები ერთდროულად წარმოადგენენ როგორც 1-ს, ასევე 0-ს და, შესაბამისად, შეუძლიათ შეასრულონ გამოთვლები, რომლებიც ზედმეტად ასახავს შუალედური საფეხურები ერთმანეთის პარალელურად, მხოლოდ მოგვიანებით არჩევენ სასურველ საბოლოო შედეგს მრავალი შესაძლოდან გამოთვლები.
მაგალითად, სუპერპოზიცია საშუალებას აძლევს 8-კუბიტიან შემმატებელს ერთდროულად შეასრულოს ყველა შესაძლო 8-ბიტიანი დამატება ყველა შესაძლო 8-ბიტიან მნიშვნელობაზე. დამატების შემდეგ, ინდივიდუალური შედეგი შეიძლება გამოირჩეოდეს 512 შესაძლო შედეგიდან, რომლებიც ერთმანეთზეა გადანაწილებული ერთ მანქანა ციკლში კუბიტის შემკრების მიერ. ?
ასე რომ, ამ დროს ჩვენ თავებს ვიკაწრავთ და ვამბობთ: ჰიუ, მერე რა? არის განსხვავება ჩვეულებრივ დესკტოპ კომპიუტერსა და კვანტურ კომპიუტერს შორის??

კარგი, თანამედროვე კომპიუტერები მანიპულირებენ ინფორმაციას, რასაც ჩვენ ორობით მათემატიკას ვუწოდებთ ერთებსა და ნულებს. რომ? არის ჩვენი დღევანდელი გამოთვლითი სამყაროს ფუნდამენტური საფუძველი. ორ ბიტს შეუძლია შექმნას ერთისა და ნულის ოთხი კომბინაცია. სტანდარტულ კომპიუტერში შეიძლება გქონდეთ 8 მილიარდი ბიტი, რაც უზრუნველყოფს ინფორმაციის დიდ პოტენციალს.

კვანტური კომპიუტერი ამ ამოცანას სხვაგვარად ასრულებს. კუბიტს შეუძლია მიაღწიოს რამდენიმე მდგომარეობას ერთდროულად - თითოეულ მდგომარეობას აქვს ალბათობა. ერთებისა და ნულების თითოეულ კომბინაციას დასჭირდება ალბათობა. კომბინაციების რაოდენობა შეიძლება გიჟურად გაიზარდოს: n კუბიტისთვის არის 2^n განსხვავებული მდგომარეობა, თითოეულს აქვს მასთან დაკავშირებული ალბათობა (Quantum).
კარგი მაგალითი მომდინარეობს Scientific American-დან, რომელიც ასახავს, ​​თუ როგორ იპოვიან თანამედროვე კომპიუტერი და კვანტური კომპიუტერი საკეტისთვის სწორ კომბინაციას:

აიღეთ საკეტი 4 ნომრით: 0, 1, 2, 3; და მისი განბლოკვისთვის საჭიროა ნებისმიერი ნომერი. თანამედროვე კომპიუტერი რიგრიგობით ცდის თითოეულ რიცხვს: სწორია თუ არა „1“? "2" სწორია? Და ასე შემდეგ. ის პოტენციურად ცდილობდა ოთხივე რიცხვს, სანამ არ იპოვის სწორ რიცხვს. კვანტური კომპიუტერი ამოწმებდა რამდენიმე რიცხვს ერთდროულად და მიიღებდა უნიკალურ პასუხს თითოეული პოტენციური სწორი პასუხისთვის. თანამედროვე კომპიუტერი საშუალოდ n/2 გამოცნობას იძლევა, ხოლო კვანტურ კომპიუტერს სჭირდება მხოლოდ n-ის კვადრატული ფესვი (Quantum).

იმის გათვალისწინებით, რომ კვანტურ კომპიუტერებს შეუძლიათ შეასრულონ უზარმაზარი გამოთვლები, შესაძლებლობები უსაზღვროდ ჩანს. იფიქრეთ გამოთვლის შესაძლებლობებზე სწავლისა და შექმნის ყველა სფეროში. სამედიცინო სფეროს შეუძლია დიდი სარგებლობა მოახდინოს კვანტური გამოთვლებით, ექიმებს შეეძლოთ ადამიანის სხეულის შესწავლა და ექსპერიმენტები იმიტირებულ გარემოზე, სამედიცინო კვლევების უზარმაზარი წინსვლას. თქვენ კი გაქვთ შესაძლებლობა გამოთვალოთ დიდი რიცხვების ძირითადი ფაქტორიზაცია. ძირითადი ფაქტორიზაცია არის ის, რაც ჩვენ ვიცით, როგორც მათემატიკური ალგორითმი, რომელსაც ორგანიზაციების უმეტესობა იყენებს დაშიფვრისთვის.

ბენ სიმპსონის მაგალითი,
საპირისპირო გამოთვლა ძალიან რთულია; თანამედროვე კომპიუტერმა შესაძლოა მილიონობით წელი დახარჯოს საჭირო გამოთვლების შესასრულებლად, რაც სასაცილოდ აქცევს ჰაკერების ნებისმიერ მცდელობას (Quantum). თუმცა, კვანტურმა კომპიუტერმა შეიძლება დაასრულოს საჭირო გამოთვლები ერთ წელზე ნაკლებ დროში. ახლა ეს? ცოტა საშინელია.

ამ ეტაპზე იმედი მაქვს არ მაქვს? ძალიან არ დაგაბნიე ამ თემაზე. რაც შემეხება მე, შემიძლია? ნუ დაელოდებით კვანტური კომპიუტერების გამოჩენას. ასე რომ, როგორ ფიქრობთ, შეიძლება იყოს მიზეზი, რომ CPU-ს მწარმოებლები შეშფოთდებიან? როგორც კი კვანტური კომპიუტერი გამოვა, ეს მათ სისტემებს მოძველდება. ერთი კითხვა იქნება: კომპიუტერის მწარმოებლებიც იკვლევენ ამ ტექნოლოგიას... მასზე ჩემს ფულს დავდებდი.

რედაქტორების რეკომენდაციები

• როგორ აქცევს დროულად მომზადებულმა ჰეშთეგმა ივნისის თარიღი ოფიციალურ დღესასწაულად მილიონებისთვის
• რატომ ხედავთ უკვე ნაყიდი ნივთების რეკლამას?
• Zoom-ის უფროსი აღიარებს გადაცდომებს, მაგრამ ამტკიცებს, რომ გაუმჯობესებულია
• Google Photos-მა უბრალოდ გააადვილა ფოტოებისა და ვიდეოების ერთჯერადი გაზიარება
• სასამართლოში ნათქვამია, რომ Equifax-ის სულელურმა პაროლმა გააადვილა თქვენი მონაცემების მოპარვა

განაახლეთ თქვენი ცხოვრების წესიDigital Trends ეხმარება მკითხველს თვალყური ადევნონ ტექნოლოგიების სწრაფ სამყაროს ყველა უახლესი სიახლეებით, სახალისო პროდუქტების მიმოხილვებით, გამჭრიახი რედაქციებითა და უნიკალური თვალით.