Dis ane pita pèsonn pa konnen ki lè

Yon moun mwens enfòme ki te li yon pakèt piblikasyon sou òdinatè pwopòsyon ka jwenn enpresyon ke sa yo se "off-the-shelf" machin ki travay menm jan ak òdinatè òdinè. Pa gen anyen ki ka pi mal. Gen kèk menm kwè ke pa gen okenn òdinatè pwopòsyon ankò. Ak lòt moun mande pou kisa yo pral itilize, paske yo pa fèt pou ranplase sistèm zewo-yon sèl.

Nou souvan tande ke premye reyèl ak byen fonksyone òdinatè pwopòsyon yo pral parèt nan apeprè yon dekad. Sepandan, jan Linley Gwennap, analis an chèf nan gwoup Linley, te note nan atik la, "lè moun di ke yon òdinatè pwopòsyon pral parèt nan dis ane, yo pa konnen ki lè li pral rive."

Malgre sitiyasyon sa a vag, atmosfè a nan konpetisyon pou sa yo rele an. dominasyon pwopòsyon. Konsène sou travay pwopòsyon ak pwogrè Chinwa yo, administrasyon ameriken an te pase Lwa National Quantum Initiative Desanm pase a.1). Dokiman an gen entansyon bay sipò federal pou rechèch, devlopman, demonstrasyon, ak aplikasyon enfòmatik pwopòsyon ak teknoloji. Nan yon dis ane majik, gouvènman ameriken an pral depanse plizyè milya dola pou konstwi enfrastrikti enfòmatik pwopòsyon, ekosistèm, ak rekritman moun. Tout devlopè yo pi gwo nan òdinatè pwopòsyon - D-Wave, Honeywell, IBM, Intel, IonQ, Microsoft ak Rigetti, osi byen ke créateur yo nan algoritm pwopòsyon 1QBit ak Zapata akeyi sa a. Inisyativ Quantum Nasyonal.

Pyonye D-WAve

An 2007, D-Wave Systems te prezante yon chip 128-kbit (2), rele premye òdinatè pwopòsyon nan mond lan. Sepandan, pa te gen okenn sètitid si li ta ka rele sa - se sèlman travay li yo te montre, san okenn detay sou konstriksyon l 'yo. An 2009, D-Wave Systems te devlope yon motè rechèch imaj "quantum" pou Google. Nan mwa me 2011, Lockheed Martin te achte yon òdinatè pwopòsyon nan men D-Wave Systems. D-vag yon sèl pou $ 10 milyon, pandan y ap siyen yon kontra plizyè ane pou operasyon li yo ak devlopman nan algoritm ki gen rapò.

Nan 2012, machin sa a te demontre pwosesis pou jwenn molekil pwoteyin helicoïdal ak enèji ki pi ba a. Chèchè nan D-Wave Systems itilize sistèm ki gen nimewo diferan kbit, te fè yon kantite kalkil matematik, kèk nan yo ki te byen lwen pi lwen pase kapasite yo nan òdinatè klasik. Sepandan, nan kòmansman ane 2014, John Smolin ak Graham Smith pibliye yon atik ki reklame ke machin nan D-Wave Systems pa t 'yon machin. Yon ti tan apre sa, Physics of Nature prezante rezilta eksperyans yo ki pwouve ke D-Wave One toujou ...

Yon lòt tès nan mwa jen 2014 pa montre okenn diferans ant yon òdinatè klasik ak yon machin D-Wave Systems, men konpayi an reponn ke diferans lan te sèlman aparan pou travay ki pi konplèks pase sa yo rezoud nan tès la. Nan kòmansman 2017, konpayi an te revele yon machin aparamman ki gen ladann 2 mil kbitki te 2500 fwa pi vit pase algorithm klasik ki pi rapid yo. Epi ankò, de mwa pita, yon gwoup syantis te pwouve ke konparezon sa a pa te egzat. Pou anpil ensèten, sistèm D-Wave yo toujou pa òdinatè pwopòsyon, men yo simulation lè l sèvi avèk metòd klasik.

Sistèm D-Wave katriyèm jenerasyon an itilize rkwit pwopòsyonak eta yo nan yon qubit yo reyalize pa sikui pwopòsyon supèrkonduktif (ki baze sou sa yo rele junction Josephson yo). Yo opere nan yon anviwònman ki toupre zewo absoli epi yo gen yon sistèm 2048 qubits. Nan fen 2018, D-Wave prezante nan mache a BONSE, sa vle di ou anviwònman aplikasyon pwopòsyon an tan reyèl (KAE). Solisyon nwaj la pèmèt kliyan ekstèn jwenn aksè nan informatique pwopòsyon an tan reyèl.

An fevriye 2019, D-Wave te anonse pwochen jenerasyon an  Pegasus. Li te anonse ke "pi vaste sistèm pwopòsyon komèsyal nan mond lan" ak kenz koneksyon pou chak qubit olye de sis, ak plis pase 5 kbit ak vire sou rediksyon bri nan yon nivo deja enkoni. Aparèy la ta dwe parèt sou vant nan mitan ane kap vini an.

Qubits, oswa sipèpozisyon plis entanglement

Pwosesè òdinatè estanda yo konte sou pake oswa moso enfòmasyon, chak reprezante yon sèl repons wi oswa non. Pwosesè kwantik yo diferan. Yo pa travay nan yon mond zewo-yon. zo koud, inite ki pi piti ak endivizib nan enfòmasyon pwopòsyon se sistèm ki dekri de dimansyon espas hilbert. Se poutèt sa, li diferan de bat la klasik nan ke li ka nan nenpòt sipèpozisyon de eta pwopòsyon. Yo bay modèl fizik yon qubit pi souvan kòm yon egzanp yon patikil ki gen vire ½, tankou yon elèktron, oswa polarizasyon yon foton sèl.

Pou exploiter pouvwa qubits, ou dwe konekte yo atravè yon pwosesis ki rele konfizyon. Avèk chak qubit te ajoute, pouvwa pwosesis processeur a double tèt yo, depi kantite entanglements akonpaye pa entanglement yon nouvo qubit ak tout eta ki deja disponib nan processeur a (3). Men, kreye ak konbine kbit ak Lè sa a, di yo fè kalkil konplike se pa yon travay fasil. Yo rete trè sansib a enfliyans ekstènki ka mennen nan erè kalkil ak, nan ka ki pi mal la, nan pouri anba tè a nan kbit konplitché, i.e. dekoyeranski se vrè madichon sistèm pwopòsyon yo. Kòm yo ajoute kebit adisyonèl, efè negatif fòs ekstèn yo ogmante. Youn nan fason yo fè fas ak pwoblèm sa a se pèmèt plis kbit "Kontwole"ki gen sèlman fonksyon se tcheke ak korije pwodiksyon an.

3. reprezantasyon senbolik sistèm IBM 50-kbit la

Sepandan, sa vle di ke pi pwisan òdinatè pwopòsyon yo pral bezwen, itil pou rezoud pwoblèm konplèks, tankou detèmine ki jan molekil pwoteyin pliye oswa similye pwosesis fizik yo andedan atòm. anpil kbit. Tom Watson nan University of Delft nan Netherlands dènyèman te di BBC News:

-

Nan ti bout tan, si òdinatè pwopòsyon yo dwe dekole, ou bezwen vini ak yon fason fasil yo pwodwi gwo ak ki estab processeurs qubit.

Depi kbit yo enstab, li trè difisil pou kreye yon sistèm ak anpil nan yo. Se konsa, si, nan fen a, qubits kòm yon konsèp pou pwopòsyon informatique echwe, syantis yo gen yon altènatif: pòtay pwopòsyon qubit.

Yon ekip ki soti nan Purdue University pibliye yon etid nan npj Quantum Information ki detaye kreyasyon yo. Syantis yo kwè sa felisitekontrèman ak kbit yo, yo ka egziste nan plis pase de eta—pa egzanp, 0, 1, ak 2—epi pou chak eta ajoute, pouvwa enfòmatik yon sèl qudit ogmante. Nan lòt mo, ou bezwen kode ak trete menm kantite enfòmasyon. mwens glwa pase kbit.

Pou kreye yon pòtay pwopòsyon ki gen yon qudit, ekip Purdue te kode kat qudits nan de foton konplitché an tèm de frekans ak tan. Ekip la te chwazi foton paske yo pa gen enpak sou anviwònman an kòm fasil, epi lè l sèvi avèk plizyè domèn pèmèt plis entanglement ak mwens foton. Pòtay la fini te gen yon pouvwa pwosesis 20 qubits, byenke li te sèlman mande kat qudits, ak estabilite adisyonèl akòz itilizasyon foton, fè li yon sistèm pwomèt pou pwochen òdinatè pwopòsyon.

Silisyòm oswa pyèj ion

Malgre ke se pa tout moun pataje opinyon sa a, itilizasyon Silisyòm pou kreye òdinatè pwopòsyon sanble gen gwo avantaj, depi teknoloji Silisyòm byen etabli ak yon gwo endistri deja asosye ak li. Silisyòm yo itilize nan Google ak IBM processeurs pwopòsyon, byenke li refwadi nan tanperati ki ba anpil nan yo. Li pa materyèl ideyal pou sistèm pwopòsyon, men syantis yo ap travay sou li.

Dapre yon piblikasyon ki sot pase nan Lanati, yon ekip chèchè te itilize enèji mikwo ond pou fè aliman de patikil elèktron ki sispann nan Silisyòm epi sèvi ak yo pou fè yon seri kalkil tès. Gwoup la, ki enkli, an patikilye, syantis nan University of Wisconsin-Madison "sispann" yon sèl elektwonik qubits nan yon estrikti Silisyòm, vire nan ki te detèmine pa enèji a nan radyasyon mikwo ond. Nan yon sipèpozisyon, yon elèktron an menm tan vire toutotou de aks diferan. Lè sa a, de kbit yo te konbine epi pwograme pou fè kalkil tès yo, apre sa chèchè yo te konpare done yo te pwodwi pa sistèm nan ak done yo te resevwa nan men yon òdinatè estanda fè menm kalkil tès yo. Apre korije done yo, yon pwogramasyon processeur Silisyòm pwopòsyon de-bit.

Malgre ke pousantaj erè yo toujou pi wo pase nan sa yo rele pyèj ion (aparèy ki estoke patikil chaje pou kèk tan, tankou iyon, elektwon, pwoton) oswa òdinatè.  baze sou superconductors tankou D-Wave, reyalizasyon rete remakab paske izole kbit ki soti nan bri ekstèn trè difisil. Espesyalis yo wè opòtinite pou ogmante ak amelyore sistèm nan. Ak itilizasyon Silisyòm, ki soti nan yon pwen de vi teknoloji ak ekonomik, se nan enpòtans kle isit la.

Sepandan, pou anpil chèchè, Silisyòm se pa lavni nan òdinatè pwopòsyon. Nan mwa desanm ane pase a, enfòmasyon te parèt ke enjenyè yo nan konpayi Ameriken an IonQ te itilize itterbium pou kreye òdinatè pwopòsyon ki pi pwodiktif nan mond lan, depase sistèm D-Wave ak IBM.

Rezilta a se te yon machin ki gen yon sèl atòm nan yon pèlen ion (4) sèvi ak yon sèl done qubit pou kodaj, ak qubits yo kontwole ak mezire lè l sèvi avèk pulsasyon lazè espesyal. Òdinatè a gen yon memwa ki ka estoke 160 kbit done. Li kapab tou fè kalkil ansanm sou 79 qubits.

4. Scheme nan pèlen an IonQ ion

Syantis ki soti nan IonQ fè yon tès estanda nan sa yo rele an Algorithm Bernstein-Waziraniego. Travay la nan machin nan se devine yon nimewo ant 0 ak 1023. Òdinatè klasik pran onz devine pou yon nimewo 10-bit. Òdinatè kwantik itilize de apwòch pou devine rezilta a ak 100% sètitid. Nan premye tantativ la, òdinatè pwopòsyon IonQ la te devine yon mwayèn 73% nan nimewo yo bay yo. Lè algorithm la kouri pou nenpòt ki nimewo ant 1 ak 1023, pousantaj siksè pou yon òdinatè tipik se 0,2%, pandan y ap pou IonQ li se 79%.

Ekspè IonQ yo kwè ke sistèm ki baze sou pyèj ion yo pi wo pase òdinatè pwopòsyon Silisyòm ke Google ak lòt konpayi yo ap bati. Matris 79-qubit yo depase processeur pwopòsyon Bristlecone Google a pa 7 qubit. Rezilta IonQ a se sansasyonalis tou lè li rive sistèm disponiblite. Dapre créateur yo nan machin nan, pou yon sèl qubit, li rete nan 99,97%, ki vle di yon pousantaj erè nan 0,03%, pandan y ap rezilta yo pi byen nan konpetisyon an mwayèn sou 0,5%. Pousantaj erè de-ti jan pou aparèy IonQ la ta dwe nan 99,3%, pandan ke pifò konpetitè pa depase 95%.

Li vo ajoute ke, dapre chèchè Google yo sipremasi pwopòsyon – pwen kote yon òdinatè pwopòsyon depase tout lòt machin ki disponib yo – ka deja jwenn ak yon òdinatè pwopòsyon ak 49 qubits, depi to erè a sou pòtay de-qubit pi ba pase 0,5%. Sepandan, metòd pèlen ion nan informatique pwopòsyon toujou ap fè fas ak gwo obstak yo simonte: tan ekzekisyon ralanti ak gwosè gwo, osi byen ke presizyon ak évolutivité nan teknoloji a.

Fòs nan chifreman nan kraze ak lòt konsekans

Nan mwa janvye 2019 nan CES 2019, IBM CEO Ginni Rometty te anonse ke IBM te deja ofri yon sistèm enfòmatik pwopòsyon entegre pou itilizasyon komèsyal yo. IBM pwopòsyon òdinatè5) yo sitiye fizikman nan New York kòm yon pati nan sistèm nan IBM Q System One. Sèvi ak Q Network ak Q Quantum Computational Center, devlopè yo ka fasilman itilize lojisyèl Qiskit pou konpile algoritm pwopòsyon. Kidonk, pouvwa informatique IBM quantum òdinatè yo disponib kòm sèvis enfòmatik nwaj, pri rezonab.

D-Wave te tou te bay sèvis sa yo pou kèk tan, ak lòt gwo jwè yo (tankou Amazon) ap planifye menm jan ofrann nwaj pwopòsyon. Microsoft te ale pi lwen ak entwodiksyon an Q# langaj pwogramasyon (pwononse tankou) ki ka travay ak Visual Studio epi kouri sou yon laptop. Pwogramè yo gen yon zouti pou simulation algorithm pwopòsyon ak kreye yon pon lojisyèl ant informatique klasik ak pwopòsyon.

Sepandan, kesyon an se, kisa òdinatè ak pouvwa informatique yo ka itil aktyèlman? Nan yon etid ki te pibliye nan Oktòb pase a nan jounal Syans, syantis ki soti nan IBM, University of Waterloo ak Technical University of Munich te eseye apwoksimatif ki kalite pwoblèm òdinatè pwopòsyon yo sanble pi byen adapte pou rezoud.

Dapre etid la, aparèy sa yo pral kapab rezoud konplèks aljèb lineyè ak pwoblèm optimize. Li son vag, men ka gen opòtinite pou solisyon pi senp ak pi bon mache nan pwoblèm ki kounye a mande anpil efò, resous ak tan, epi pafwa yo pa rive jwenn nou.

5. IBM pwopòsyon òdinatè

Enfòmatik pwopòsyon itil dyametralman chanje jaden an nan kriptografik. Mèsi a yo, kòd chifreman yo te kapab byen vit fann epi, pètèt, teknoloji blockchain pral detwi. RSA chifreman kounye a sanble se yon defans solid ak endèstruktibl ki pwoteje pi fò nan done yo ak kominikasyon nan mond lan. Sepandan, yon òdinatè pwopòsyon ase pwisan kapab byen fasil krak cryptage RSA avèk èd la Algorithm Shor la.

Ki jan yo anpeche li? Gen kèk defann ogmante longè kle chifreman piblik yo nan gwosè ki nesesè pou simonte dechifre pwopòsyon. Pou lòt moun, li ta dwe itilize pou kont li pou asire kominikasyon an sekirite. Mèsi a kriptografi pwopòsyon, zak la menm nan entèsepte done yo ta koripsyon yo, apre sa moun nan entèfere ak patikil la pa ta kapab jwenn enfòmasyon itil nan men li, epi moun k ap resevwa a ta dwe avèti sou tantativ la ekout.

Aplikasyon potansyèl de informatique pwopòsyon yo tou souvan mansyone. analiz ekonomik ak previzyon. Mèsi a sistèm pwopòsyon yo, modèl konplèks konpòtman mache yo ka elaji pou enkli anpil plis varyab pase anvan, ki mennen nan dyagnostik ak prediksyon pi egzak. Lè yo trete ansanm plizyè milye varyab pa yon òdinatè pwopòsyon, li ta posib tou pou diminye tan ak pri ki nesesè pou devlopman. nouvo dwòg, transpò ak solisyon lojistik, chèn ekipman, modèl klimaosi byen ke pou rezoud anpil lòt pwoblèm nan gwo konpleksite.

Lwa Marigold

Mond ansyen òdinatè yo te gen pwòp lwa Moore li yo, alòske òdinatè pwopòsyon yo dwe gide pa sa yo rele. Lwa Marigold. Li dwe non li a youn nan espesyalis pwopòsyon ki pi enpòtan nan Google, Hartmut Nevena (6), ki deklare ke pwogrè nan teknoloji enfòmatik pwopòsyon yo aktyèlman ap fèt nan doub vitès eksponansyèl.

Sa vle di ke olye pou yo double pèfòmans ak iterasyon siksesif, menm jan ak òdinatè klasik ak lwa Moore a, teknoloji pwopòsyon amelyore pèfòmans anpil pi vit.

Ekspè predi avenman siperyorite pwopòsyon, ki ka tradui pa sèlman nan siperyorite nan òdinatè pwopòsyon sou nenpòt ki klasik, men tou nan lòt fason - kòm kòmansman an nan yon epòk nan òdinatè pwopòsyon itil. Sa a pral pave wout la pou dekouvèt nan chimi, astrofizik, medikaman, sekirite, kominikasyon, ak plis ankò.

Sepandan, gen tou yon opinyon ke siperyorite sa yo pap janm egziste, omwen pa nan fiti prevwa. Yon vèsyon ki pi modere nan dout se sa òdinatè pwopòsyon yo pap janm ranplase òdinatè klasik yo paske yo pa fèt pou fè sa. Ou pa ka ranplase yon iPhone oswa yon PC ak yon machin pwopòsyon, menm jan ou pa ka ranplase soulye tenis ak yon konpayi avyon nikleyè.. Òdinatè klasik yo pèmèt ou jwe jwèt, tcheke imèl, navige sou entènèt la, epi kouri pwogram yo. Òdinatè kwantik nan pifò ka fè simulation ki twò konplèks pou sistèm binè kouri sou Bits òdinatè. Nan lòt mo, konsomatè endividyèl yo pral jwenn prèske pa gen okenn benefis nan pwòp òdinatè pwopòsyon yo, men benefisyè yo reyèl nan envansyon an pral, pou egzanp, NASA oswa Massachusetts Institute of Technology.

Tan ap di ki apwòch ki pi apwopriye - IBM oswa Google. Dapre lwa Neven a, nou se sèlman kèk mwa lwen wè yon demonstrasyon konplè siperyorite pwopòsyon pa yon ekip oswa yon lòt. Epi sa a se pa yon pwospè ankò "nan dizan, sa vle di, pèsonn pa konnen ki lè."