είναι εφικτή η πρακτική χρήση των κβαντικών υπολογιστών;
2024-10-05
한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina
το reference news network ανέφερε στις 5 οκτωβρίου ότι σύμφωνα με μια αναφορά στον εβδομαδιαίο ιστότοπο του βρετανικού "new scientist" στις 30 σεπτεμβρίου, ορισμένα πρόσφατα πειράματα δείχνουν ότι οι ερευνητές μπορεί να είναι σε θέση να αναπτύξουν έναν χρήσιμο κβαντικό υπολογιστή ήδη από το 2029.
σύμφωνα με την έκθεση, οι ερευνητές είπαν ότι αυτά τα τελευταία πειράματα αντιπροσωπεύουν ένα βασικό ορόσημο και σηματοδοτούν ότι εισερχόμαστε σε μια νέα εποχή. «ξαφνικά, οι πραγματικά χρήσιμες συσκευές φαίνονται εφικτές όσο ποτέ άλλοτε», λέει ο jamie vicari από το πανεπιστήμιο του cambridge στο ηνωμένο βασίλειο.
την τελευταία δεκαετία, οι εταιρείες κβαντικών υπολογιστών επικεντρώθηκαν κυρίως στην κατασκευή ολοένα και μεγαλύτερων συσκευών, αυξάνοντας σταδιακά τον αριθμό των qubits στο σύστημα. τα qubits είναι οι βασικές μονάδες κβαντικών πληροφοριών, που πραγματοποιούνται μέσω φυσικών συστημάτων όπως το σπιν ηλεκτρονίων ή η πόλωση φωτονίων. αλλά τα qubits είναι επιρρεπή σε σφάλματα και δεν μπορούν να εκτελέσουν αξιόπιστα αλγόριθμους που χρησιμοποιούνται στον πραγματικό κόσμο.
τώρα, οι εταιρείες φαίνεται να στρέφουν την προσοχή τους στην κατασκευή qubit χωρίς σφάλματα, γνωστά ως λογικά qubits. αυτά τα φυσικά qubits μπορούν να μειώσουν τα σφάλματα σε αρκετά χαμηλά επίπεδα ώστε να εκτελούν αλγόριθμους συμβατούς με τον πραγματικό κόσμο.
"αυτό σηματοδοτεί μια επαναφορά και ένα νέο σημείο αναφοράς για τα πάντα γύρω από τον κβαντικό υπολογισμό", είπε ο vicari "είναι συναρπαστικό γιατί αυτή είναι η στιγμή που οι κβαντικοί υπολογιστές αρχίζουν να γίνονται χρήσιμοι."
τον αύγουστο, οι ερευνητές της google δημοσίευσαν μια εργασία που δείχνει ότι κατά τη δημιουργία λογικών qubits προσθέτοντας περισσότερα φυσικά qubits σε έναν υπολογιστή, τα σφάλματα δεν ξεφεύγουν από τον έλεγχο, αλλά περνούν ένα όριο. μετά το άλμα, καταρχήν, τα σφάλματα θα μειωθούν καθώς κλιμακώνεται το σύστημα. η ιδέα είναι να διαδοθούν οι πληροφορίες σε μια ομάδα qubits, έτσι εάν παρουσιαστεί σφάλμα σε ένα qubit, αυτό δεν επηρεάζει τον συνολικό υπολογισμό.
ο dan brown του university college του λονδίνου είπε: "η ιδανική κατάσταση θα ήταν να μειωθεί περαιτέρω το ποσοστό σφάλματος και να βελτιωθεί η ποιότητα των qubits κατά την κλιμάκωση. το να κάνεις αυτά τα πράγματα ταυτόχρονα είναι πολύ δύσκολο, αλλά αυτό που με κάνει αισιόδοξο είναι ότι η google πείραμα απόδειξη ότι προσπαθούν».
ωστόσο, ο roberto bondesan του imperial college του λονδίνου είπε ότι η εργασία της google δεν περιλαμβάνει την εκτέλεση υπολογισμών μέσω qubits - αντίθετα, οι ερευνητές έδειξαν ότι αυτά τα qubits μπορούν να λειτουργήσουν ως μνήμη.
μια άλλη μελέτη που δημοσιεύθηκε τον σεπτέμβριο από ερευνητές της microsoft και της εκκίνησης κβαντικών υπολογιστών quantitative quantum computing συνδύασε qubits διόρθωσης σφαλμάτων και υπολογισμούς. η ομάδα δημιούργησε διαφορετικούς συνδυασμούς qubits, δημιουργώντας τέσσερα λογικά qubit, και στη συνέχεια πραγματοποίησε βασικές λογικές πράξεις στο σύστημα, όπως η μετατροπή της τιμής του qubit από θετική σε αρνητική.
«έχουν λιγότερους γύρους διόρθωσης σφαλμάτων, επομένως η κβαντική μνήμη τους έχει μικρότερο χρόνο σταθεροποίησης, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να κάνει κάποιους υπολογισμούς», είπε ο bondesan.
ο κβαντικός υπολογιστής στην έρευνα της microsoft χρησιμοποιεί διαφορετικό σχεδιασμό υλικού από αυτό της google, χρησιμοποιώντας μια σειρά από μαγνητικά παγιδευμένα φορτισμένα σωματίδια αντί υπεραγώγιμα σύρματα.
αυτό του επιτρέπει να χρησιμοποιεί μια τεχνική διόρθωσης σφαλμάτων που τακτοποιεί τα qubits σε μια σύνθετη γεωμετρική δομή (ένας τετραδιάστατος υπερκύβος). "καταρχήν, μπορούν να κωδικοποιήσουν περισσότερα λογικά qubits με λιγότερα φυσικά qubits. υπό αυτή την έννοια, είναι πιο αποτελεσματικό", είπε ο bondesan.
άλλοι ερευνητές έχουν δείξει πώς μπορεί να γίνει διόρθωση σφαλμάτων σε πιο εναλλακτικούς κβαντικούς υπολογιστές. ο benjamin brock του πανεπιστημίου yale στις ηνωμένες πολιτείες και οι συνάδελφοί του δοκίμασαν μια τεχνική διόρθωσης σφαλμάτων που ονομάζεται κωδικοποίηση bose, η οποία κατανέμει τα σφάλματα στις δονήσεις ενός κβαντικού υπολογιστή. αυτό το σύστημα δεν χρησιμοποιεί qubits, αλλά "qubits υψηλών διαστάσεων", τα οποία μπορούν να λάβουν περισσότερες τιμές από το 1 και το 0 και είναι θεωρητικά πιο ισχυρά. επιπλέον, ερευνητές από την ομάδα κβαντικών υπολογιστών της amazon κατέδειξαν έναν άλλο τύπο κωδικοποίησης bose που ονομάζεται "κατηγορικά qubits", τα οποία, παρόμοια με τα αποτελέσματα της google, δείχνουν ότι καθώς το σύστημα κλιμακώνεται, τα λάθη του μειώνονται.
«οι προσεγγίσεις της google και της microsoft ακολουθούν πιο συνηθισμένους κβαντικούς υπολογιστές που βασίζονται σε qubit, ενώ η κωδικοποίηση bose που εισήχθη στα πειράματα του yale και του amazon είναι πιο νέα και διερευνητική, αλλά και πολύ συναρπαστική», είπε ο brown.
ο μπράουν είπε ότι η διόρθωση σφαλμάτων λειτούργησε σε μια σειρά από διαφορετικά σχέδια και πειράματα, υποδηλώνοντας ότι τα προηγούμενα θεωρητικά αποτελέσματα θα μπορούσαν να εφαρμοστούν σε συστήματα πραγματικού κόσμου. είπε: "υπάρχουν πολλές καλές θεωρητικές ιδέες σχετικά με τον κβαντικό υπολογισμό με ανοχή σε σφάλματα και τη διόρθωση σφαλμάτων, αλλά καμία από αυτές δεν έχει αποδειχθεί ή έχουν αποδειχθεί με πολύ περιορισμένο τρόπο ή έχουν περιοριστεί σε ειδικές περιπτώσεις. τα πράγματα έχουν πραγματικά αλλάξει πολλές αλλαγές τα τελευταία χρόνια.
ωστόσο, ο ρυθμός προόδου μπορεί να παρεμποδιστεί και ένα σύστημα πλήρως ανεκτικό σε σφάλματα μπορεί να παραμείνει απρόσιτο, κάτι που θα μπορούσε να διαψεύσει τις ελπίδες που δημιουργούνται από τα αισιόδοξα χρονοδιαγράμματα της google και της ibm. "θα εκπλαγώ αν πάει πολύ καλά", είπε ο μπράουν "νομίζω ότι θα υπάρχουν εμπόδια. κάθε μία από αυτές τις πλατφόρμες θα κλιμακωθεί όσο πιο μακριά μπορεί μέχρι να χτυπήσει ένα φράγμα. είναι δύσκολο να προβλέψουμε πού θα προκύψουν τα εμπόδια. " ( συντάχθηκε/xiong wenyuan)
