Skocz do zawartości
Zaloguj się, aby obserwować  
Radzyn69

Komputer kwantowy

Polecane posty

Ktoś pewnie z Was słyszał taka nazwę ale pewnie nie wie o co chodzi. Komputery kwantowe to najbliższa przyszłość, coś co spowoduje wielki cywlizacyjny skok. Ale z zym to sie je?

 

Wikipedia opisuje w taki sposób:

 

"

Komputer kwantowyukład fizyczny do opisu którego wymagana jest mechanika kwantowa, zaprojektowany tak, aby wynik ewolucji tego układu reprezentował rozwiązanie określonego problemu obliczeniowego.

Spis treści

Zasada działania

220px-Bloch_sphere.svg.png
magnify-clip.png
Sfera Blocha to wizualna reprezentacja pojedynczego kubitu w pamięci komputera kwantowego.

Dane w komputerach kwantowych są reprezentowane przez aktualny stan kwantowy układu stanowiącego komputer. Jego ewolucja odpowiada procesowi obliczeniowemu. Odpowiednie zaplanowanie ewolucji układu kwantowego, czyli stworzenie odpowiedniego algorytmu kwantowego pozwala teoretycznie na osiągnięcie wyników w znacznie efektywniejszy sposób, niż za pomocą tradycyjnych komputerów.

Podstawowymi elementami budowy kwantowego komputera są kwantowe bramki logiczne. Kwantowy bit, tzw. kubit, zgodnie z prawami mikroświata nie będzie miał ustalonej wartości 1 lub 0, tak jak bit w standardowym komputerze. W trakcie obliczeń będzie się znajdował w jakimś stanie pośrednim. Rządzi tym prawo prawdopodobieństwa, podobnie jak położeniem elektronu w atomie. Kubit jest kwantową superpozycją zera i jedynki. Pojedynczy wynik obliczeń komputera kwantowego będzie niepewny. Istotne staje się wykonanie całej serii obliczeń i dopiero ich średnia wartość z dużą dokładnością określi prawidłowy wynik – tym dokładniejszy, im więcej komputer dokona obliczeń. Kubit niesie w sobie naraz o wiele więcej informacji niż zero-jedynkowy bit. Dlatego jest w stanie wykonać równolegle wiele obliczeń.

Rejestry kwantowe

Rejestr kwantowy to np. zespół atomów, z których każdy realizuje jeden z kubitów. Każdy ciąg zer i jedynek, o długości równej rozmiarom rejestru, daje się zapisać w kubitach tego układu (tak samo jak w komórkach pamięci rejestru konwencjonalnego, ale w rejestrze takim w danej chwili może być zapisany jeden tylko ciąg zero-jedynkowy). Rejestr kwantowy, jako złożony z kubitów, może być w stanie będącym dowolną superpozycją wielu ciągów zero-jedynkowych. Jeśli w takim rejestrze kwantowym zapisana by została jakaś duża baza danych, wykonanie pewnej operacji na kubitach tego rejestru byłoby równoznaczne z wykonaniem tej operacji na wszystkich danych naraz.

Jeśli rejestr kwantowy zawiera superpozycję bardzo wielu uzyskanych równolegle wyników, to aby wyłuskać z niego potrzebne nam dane, potrzebujemy algorytmów kwantowych. Algorytmy wykonywane przez komputer kwantowy są algorytmami probabilistycznymi. Oznacza to, że uruchamiając ten sam program na komputerze kwantowym dwukrotnie, można by było otrzymać zupełnie różne wyniki ze względu na losowość procesu kwantowego pomiaru.

Historia Podstawy teoretyczne

Na możliwość budowy komputerów wykorzystujących prawa fizyki kwantowej zwrócił uwagę na początku lat 80. Paul Benioff z Argonne National Laboratory w Stanach Zjednoczonych. Kompletną teorię działania komputera kwantowego stworzył w połowie lat 80. David Deutsch z brytyjskiego Uniwersytetu Oksfordzkiego. Dołączył doń następnie polski informatyk i fizyk Artur Ekert, też związany na stałe z Oksfordem. Pomysł wzbudził szersze zainteresowanie w 1994 roku, gdy Peter Shor z AT&T Bell Labs w Murray Hill wymyślił algorytm, który przy użyciu komputera kwantowego mógłby szybko rozkładać bardzo duże liczby na iloczyny liczb pierwszych.

Realizacje fizyczne

220px-DWave_128chip.jpg
magnify-clip.png
Układ skonstruowany przez D-Wave Systems, zawierający 128 kubitów zrealizowanych za pomocą nadprzewodników.

Kubitami są cząstki elementarne, np. fotony lub elektrony. Pierwsze realizacje kontrolowanych obliczeń kwantowych zaprezentowano w 1995 roku. Jednocześnie w kilku ośrodkach udało się skonstruować kwantowe bramki, które przetwarzałyby kubity. Grupa prof. H. Jeffa Kimble'a z Kalifornijskiego Instytutu Technologii w Pasadenie posłużyła się atomem cezu złapanym w optyczną pułapkę pomiędzy lustrami (rolę kubitów grały fotony o różnej polaryzacji). Z kolei grupa Chrisa Monroe z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii w Boulder w Kolorado wykorzystała atom berylu oświetlany światłem lasera. Jeszcze inną bramkę kwantową, wykorzystując atom rydbergowski, stworzył zespół Serge'a Haroche'a z francuskiego Ecole Normale Superieure.

W 2001 roku grupa informatyków z IBM i Uniwersytetu Stanford zademonstrowała działanie algorytmu Shora na 7-kubitowym komputerze kwantowym opartym o jądrowy rezonans magnetyczny. Dokonano wtedy rozkładu liczby 141b369946925b6049536e313301b15f.png[1]. Faktoryzacji liczby 3c59dc048e8850243be8079a5c74d079.png dokonała w 2011 roku inna grupa badaczy[2].

13 lutego 2007 firma D-Wave Systems zaprezentowała 128-kubitowy układ, nazywany pierwszym na świecie komputerem z rejestrem kwantowym. Nie ma jednak pewności, czy można go tak nazwać: zaprezentowano bowiem jedynie jego działanie, pomijając budowę[3][4]. W maju 2011 firma Lockheed Martin zakupiła wyprodukowany przez D-Wave Systems komputer za 10 milionów dolarów, podpisując jednocześnie kilkuletni kontrakt na jego obsługę i opracowanie odpowiednich algorytmów[5][6]. W 2012 roku na komputerze zaprezentowano znajdowanie najniższej energii zwiniętego białka[7].

W 2009 roku D-Wave Systems dla Google stworzyło komputer kwantowy wyszukujący grafiki[8].

W styczniu 2012 roku badacze z D-Wave Systems 84-kubitowym komputerem kwantowym obliczono kilka liczb Ramseya. Było to największe dotychczas przeprowadzone obliczenie kwantowe[9]. 3 miesiące później przy pomocy 2 kubitów udowodniono, że algorytm Grovera jest poprawny w 95% przypadków[10]. W kwietniu D-Wave Systems poinformowało o Vesuvius - 512-kubitowym czpie, który może dokonywać więcej niż 10^38 obliczeń na raz, co zajęłoby przeciętnemu PC miliony lat[11]. W sierpniu przy pomocy 5 nadprzewodzących rezonatorów i 4 kubitów fazowych (nadprzewodzące urządzenie bazujące na tunelowaniu Josephsona) pokazano, że algorytm Shora jest poprawny w 50% przypadków, co zgadza się z teorią[12].

Zalety obliczeń kwantowych

Komputer kwantowy, mimo że wykorzystywałby inne właściwości fizyczne niż klasyczne komputery, nie umożliwiałby rozwiązywania nowej klasy problemów. Każdy problem rozwiązywalny przez komputer kwantowy może zostać rozwiązany przez komputer klasyczny. Jednak dzięki specyficznym własnościom komputerów kwantowych pewne problemy można byłoby rozwiązać znacznie szybciej, co w praktyce znacznie poszerzyłoby zakres problemów do jakich mogą być użyte komputery. Klasycznym przykładem jest tutaj algorytm faktoryzacji Shora, służący do rozbijania liczb na czynniki pierwsze. Wykonanie podobnego algorytmu dla kilkudziesięciocyfrowych liczb na współczesnych komputerach przekroczyłoby średnią długość życia człowieka, a dla liczb jeszcze większych – czas istnienia wszechświata. Na komputerach kwantowych możliwe byłoby wykonanie tych operacji w bardziej realnym okresie.

W najczęściej spotykanym modelu obliczeń kwantowych stan układu kwantowego reprezentowany jest za pomocą wektora w skończeniewymiarowej przestrzeni Hilberta (kubit). Natomiast przeprowadzane operacje są opisywane za pomocą macierzy unitarnych.

Ograniczenia obliczeń kwantowych

Idea kwantowego komputera też ma swoje słabe strony. Najpoważniejsza z nich nazywa się dekoherencją. Polega ona na tym, że stany kwantowe będące superpozycjami stanów stacjonarnych są nadzwyczaj nietrwałe. Pod wpływem oddziaływania czynników zewnętrznych układ „wypada” ze stanu superpozycji i „przeskakuje” do jednego ze stanów stacjonarnych. Dokonuje się to w ciągu drobnego ułamka sekundy. Nawet najmniejszy kontakt z otoczeniem może wpłynąć na wynik pomiaru. Jednym z testowanych sposobów na rozwiązanie tego problemu jest przetrzymywanie atomów w pułapkach magnetycznych i sterowanie nimi za pomocą impulsów światła laserowego.

W 2012 roku udało się stłumić dekoherencję na ok. 2 sekundy w temperaturze pokojowej[13]."

 

wikipedia.pl

 

 

Teoretycy fizyczni mówią, że komputery kwantowe pomogą Nam sie przemieszczac w różnych wymiarach a przede wszystkicm w czasie. Pożyjemy zobaczymy.

Udostępnij ten post


Link to postu
Udostępnij na innych stronach

Zrobiłem edita jedynie podpisując wikipedię na dole jak o to prosiłeś a wcześniej było na górze "Wikipedia opisuje w taki sposób" jedynie co zmieniłem literówkę, bo było "opiduje" ;)

Udostępnij ten post


Link to postu
Udostępnij na innych stronach

Jakoś mi się nie chce w to wierzyć. Mało to prawdopodobne, byśmy przenosili się w czasie. :rolleyes:

Sam komputer jednak, jeżeli go wyprodukują, to fajna sprawa.

Udostępnij ten post


Link to postu
Udostępnij na innych stronach
Gość Aragmor   
Gość Aragmor

Bardzo ciekawa koncepcja. Pomyśleć, że jeszcze kilka lat temu nikt nie wiedział o istnieniu internetu. Zobaczymy co będzie za dziesięć lat. Bo powoli zaczynam wierzyć w postęp geometryczny nauki.

Udostępnij ten post


Link to postu
Udostępnij na innych stronach

Bardzo ciekawa koncepcja. Pomyśleć, że jeszcze kilka lat temu nikt nie wiedział o istnieniu internetu. Zobaczymy co będzie za dziesięć lat. Bo powoli zaczynam wierzyć w postęp geometryczny nauki.

Bez przesady, internet swobodnie od 99 roku jest, to już nie takie kilka lat. 

Udostępnij ten post


Link to postu
Udostępnij na innych stronach
Gość Aragmor   
Gość Aragmor

Wybacz ja nadal żyję w epoce 2000. Dla mnie ten 1990 to kilka lat wstecz. Jakoś nie umiem się przerzucić. Jednak muszę przyznać, iż faktycznie przed 1999 internet  był czymś magicznym. Dopiero koło 2013-2014 większość znajomych zyskała dostęp do sieci.

Udostępnij ten post


Link to postu
Udostępnij na innych stronach

A bedzie na to Majnklaft?

 

Tak na serio, to powala mnie w jakim tempie rozwija się technologia. Czasami myślę sobie, że fajnie byłoby się urodzić 50 lat później i móc doświadczyć tych wszystkich wynalazków. Potem jednak przypominam sobie cudowną muzykę lat 90tych i stwierdzam, że lepiej trafić nie mogłem. ;)

Udostępnij ten post


Link to postu
Udostępnij na innych stronach

A bedzie na to Majnklaft?

 

Tak na serio, to powala mnie w jakim tempie rozwija się technologia. Czasami myślę sobie, że fajnie byłoby się urodzić 50 lat później i móc doświadczyć tych wszystkich wynalazków. Potem jednak przypominam sobie cudowną muzykę lat 90tych i stwierdzam, że lepiej trafić nie mogłem. ;)

 

Lata 40/50 RLZ. :) Co do tematu oraz spekulacji innych. Tak podróżowanie w czasie powinno teoretycznym okiem być możliwe lecz jak jest praktycznym ? Nam raczej nie będzie dane tego poznać, ale jedną taką hipotezę można założyć. Skoro da radę przenosić się w czasie to oznacza, że wszystko co się dzieje na świecie jest już odpowiednio ułożone ? Bo to, że teraz żyjemy w takich czasach nie oznacza, że nie ma gdzieś tam przyszłości. Dlaczego ? No bo skoro ktoś się przenosi do kogoś w czasie to dla tej osoby, która się przeniosła to przeszłość, lecz dla osoby z tamtych czasów teraźniejszość. Ach, zawiły temat :D

Udostępnij ten post


Link to postu
Udostępnij na innych stronach

Wybacz ja nadal żyję w epoce 2000. Dla mnie ten 1990 to kilka lat wstecz. Jakoś nie umiem się przerzucić. Jednak muszę przyznać, iż faktycznie przed 1999 internet  był czymś magicznym. Dopiero koło 2013-2014 większość znajomych zyskała dostęp do sieci.

Miałem to szczęście że przed 99 już miałem dostęp do internetu, a w 1999 dostałem magiczne łącze 100kb/s i internet chodził nawet jak ktoś przez telefon rozmawiał. Wymagało to plątaniny kabli i dwóch modemów, ale działało.  :)

Udostępnij ten post


Link to postu
Udostępnij na innych stronach

http://www.dobreprogramy.pl/CIA-inwestuje-w-kwantowy-komputer-czy-powinienes-juz-sie-bac-o-swoje-zaszyfrowane-dyski,Aktualnosc,36613.html

 

 

Komputery kwantowe — urządzenia o własnościach wręcz magicznych, jeden z ulubionych (obok silników szybszych niż światło i twardej nanotechnologii) gadżetów pisarzy SF — są uważane za wielkie zagrożenie dla używanych dziś systemów kryptograficznych. Pozwalając na rozwiązywanie pewnej klasy problemów obliczeniowych znacznie szybciej, niż możliwe jest to na komputerach klasycznych, czyniłyby na przykład szyfrowanie korzystające z klucza publicznego łatwym do złamania. Na szczęście dla miłośników prywatności, niechętnych temu, by ktokolwiek niechciany zaglądał do ich danych, komputery kwantowe to wciąż bardziej science fiction, niż science. Ale czy aby na pewno?

Kanadyjska firma D-Wave nie ma dobrej renomy wśród fizyków. Jej opowieści o kwantowych komputacjach są cokolwiek dziwne, często wydają się bardziej marketingowym zagraniem, mającym na celu sprzedanie tajemniczych czarnych obiektów, niż czymś, co miałoby popchnąć ludzkość do przodu. A jednak od niemal pięciu lat nikt nie zdołał definitywnie podważyć twierdzeń D-Wave, mimo że nikt do końca nie wie, co właściwie dzieje się wewnątrz tworzonych przez nią procesorów (o ile cokolwiek się tam dzieje). Pierwsi widzowie, którym pokazano kwantowy komputer D-Wave Orion, mogli zobaczyć jak czarne monolity, z elektroniką schłodzoną do temperatury zaledwie czterech stopni powyżej zera absolutnego, rozwiązują sudoku i dopasowują do siebie biochemiczne molekuły.

20121005201408_00.PNG

Potem zaczęła się fala krytyki — na opowieściach Geordiego Rose, założyciela firmy, uczeni nie zostawili suchej nitki. Oskarżono go wręcz o oszustwo, odmawiając prawa do używania przymiotnika „kwantowy”. Np. profesor Scott Aaronson z MIT stwierdził, że pojawienie się realnych komputerów kwantowych wymaga przełomu w fizyce, podczas gdy do niczego takiego nie doszło, zaś demonstracja maszyny D-Wave nie mówi niczego o jej architekturze. Z kolei profesor Umesh Vazirani stwierdził, że cała sprawa jest nieporozumieniem, a moc obliczeniowa „komputera kwantowego” z D-Wave nie przekracza mocy telefonu komórkowego.

Wiosną zeszłego roku D-Wave zaprezentowało jednak maszynę D-Wave One, której procesor miał wykorzystywać proces kwantowego wyżarzania, do rozwiązywania pewnej klasy procesów obliczeniowych. Prezentacji towarzyszył artykuł w prestiżowym periodyku Nature, który według liczących się naukowców miał wykazać, że procesory kanadyjskiej firmy mają faktycznie kwantowe właściwości, o których mówił Geordie Rose. Za artykułem przyszedł pierwszy poważny klient — zbrojeniowy gigant Lockheed Martin zapłacił 10 mln dolarów za kwantowy komputer, którego celem miało być automatyczne wykrywanie błędów w oprogramowaniu myśliwca F-35. Stopniowo krytycy D-Wave zaczęli wycofywać się ze swoich deklaracji — Aaronson np. ogłosił na swoim blogu, że już nie jest „głównym sceptykiem D-Wave”.

W sierpniu tego roku świat obiegła z kolei wiadomość, że badacze z Harvardu wykorzystali maszynę D-Wave One do rozwiązania niektórych przypadków fałdowania się białek w tzw. modelu Miyazawa-Jernigana. Teraz zaś poinformowano, że zdobyła ona poważnych inwestorów, wśród których jest właściciel Amazonu Jeff Bezos, oraz… firma In-Q-Tel, będąca technicznym ramieniem CIA. Rzecznik In-Q-Tela stwierdził, że organizacje wywiadowcze mają wiele złożonych problemów, które niemożliwe są do rozwiązania na klasycznej architekturze. Wiele złożonych problemów? Myśleliśmy że jest to jeden problem — łamanie kryptosystemów.

Dla ludzi rozumiejących teorię komputerów kwantowych nic jeszcze wielkiego się nie stało. „128 kubitów”, którymi cechować się ma procesor D-Wave, nie ma wiele wspólnego z prawdziwymi, splątanymi kubitami, niezbędnymi w prawdziwych obliczeniach kwantowych. To po prostu 128 oddzielnych kubitów, oddzielnie odpytywanych, które nie mogą efektywnie zrealizować np. algorytmu Shora, co najwyżej sprawdzają się w kilku specjalistycznych zastosowaniach. Jednak tak wygląda sytuacja na dziś — a jak będzie wyglądała jutro? 30 milionów dolarów finansowania, jakie D-Wave pozyskało w tym tygodniu, może pozwolić firmie zrobić rzeczy, których jajogłowi wyjaśnić do dziś nie potrafią. Na pewno sami inżynierowie D-Wave się tym nie przejmują — Jeremy Hilton, wiceprezes firmy twierdzi, że system budowany jest empirycznie, my nie podążamy za teorią. Nawet jeśli więc nie uda się udowodnić, że w procesorach D-Wave dochodzi do kwantowych splątań, ich zastosowania mogą być bardzo zaskakujące.

Na razie więc możemy spać spokojnie, z głową na zaszyfrowanych dyskach. Na razie.

Udostępnij ten post


Link to postu
Udostępnij na innych stronach
Gość
Temat jest zablokowany i nie można w nim pisać.
Zaloguj się, aby obserwować  

  • Kto przegląda   0 użytkowników

    Brak zalogowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

Legenda grup:

  • Administrator IT
  • Administrator
  • Ekipa Ja, Rock!
  • Streamer
  • Moderator
  • Moderator Działu
  • Moderator Techniczny
  • Technik Sprzętowiec
  • Grafik
×