Διάφορα

Οι επιστήμονες προσομοιώνουν τον κβαντικό υπολογισμό σε έναν παραδοσιακό υπολογιστή

Οι επιστήμονες προσομοιώνουν τον κβαντικό υπολογισμό σε έναν παραδοσιακό υπολογιστή

Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Linköping δημιούργησαν μια προσομοίωση της κβαντικής πληροφορικής που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε έναν παραδοσιακό υπολογιστή. Η προσομοίωση, λένε, δείχνει πώς θα λειτουργήσει πραγματικά ένας κβαντικός υπολογιστής.

Η ερευνητική ομάδα πιστεύει ότι η δουλειά τους θα βοηθήσει στην πρόοδο της κβαντικής πληροφορικής - ένα πεδίο υπερυπολογιστών που χρησιμοποιεί κβαντομηχανικά φαινόμενα όπως η εμπλοκή και η υπέρθεση για την εκτέλεση υπολογισμού.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗΣ ΑΛΛΑΓΗΣ;

Επαναπροσδιορισμός υπερυπολογιστών

Ο κβαντικός υπολογιστής πρόκειται να γίνει πραγματικότητα - α δισεκατομμύρια δολάρια Η ερευνητική προσπάθεια στη Σουηδία στοχεύει στην απελευθέρωσή της μέσα στα επόμενα δέκα χρόνια. Η ΕΕ έχει επίσης ορίσει την κβαντική τεχνολογία ως ένα από τα εμβληματικά της έργα.

Αναμένεται ότι η τεχνολογία θα γίνει απίστευτα σημαντική σε προσομοιώσεις βιολογικών, χημικών και φυσικών συστημάτων που είναι πολύ περίπλοκα για ακόμη και τους πιο ισχυρούς υπερυπολογιστές του σήμερα.

Ωστόσο, υπάρχουν πολλά που δεν γνωρίζουμε ακόμη για το πώς θα λειτουργούν οι κβαντικοί υπολογιστές.

Τώρα, ο καθηγητής Jan-Åke Larsson και ο διδακτορικός φοιτητής του Niklas Johansson, στο Τμήμα Κωδικοποίησης Πληροφοριών στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Linköping, παρείχαν μια προσομοίωση που λένε ότι βοηθούν τους χρήστες να κατανοήσουν τη λειτουργία ενός κβαντικού υπολογιστή και γιατί είναι πιο ισχυρό από έναν κλασικό υπολογιστή.

"Τα αποτελέσματά μας πρέπει να είναι πολύ σημαντικά για τον καθορισμό του τρόπου κατασκευής κβαντικών υπολογιστών", δήλωσε ο καθηγητής Jan-Åke Larsson σε δελτίο τύπου. Τα αποτελέσματα των ομάδων έχουν δημοσιευτεί στο επιστημονικό περιοδικόΕντροπία.

"Έχουμε δείξει ότι η κύρια διαφορά είναι ότι οι κβαντικοί υπολογιστές έχουν δύο βαθμούς ελευθερίας για κάθε bit. Με την προσομοίωση ενός επιπλέον βαθμού ελευθερίας σε έναν κλασικό υπολογιστή, μπορούμε να εκτελέσουμε μερικούς από τους αλγόριθμους με την ίδια ταχύτητα που θα επιτύχουν σε ένα κβαντικός υπολογιστής ", λέει ο Jan-Åke Larsson.

Το εργαλείο προσομοίωσης των ερευνητών ονομάζεται Λογική κβαντικής προσομοίωσης ή QSL. Το σύστημα προσομοιώνει τη λειτουργία ενός κβαντικού υπολογιστή χρησιμοποιώντας έναν καλό παλιό κλασικό υπολογιστή.

Πως δουλεύει

Λίγο, η μικρότερη μονάδα δεδομένων σε έναν υπολογιστή, μπορεί να πάρει μόνο η τιμή ένα ή μηδέν, αλλά ένα κβαντικό bit (ένα qubit) μπορεί να πάρει όλες τις τιμές στο μεταξύ. Οι κβαντικοί υπολογιστές, ως τέτοιοι, δεν χρειάζεται να επεξεργάζονται πολλές λειτουργίες για κάθε υπολογισμό που πραγματοποιούν.

Το εργαλείο των ερευνητών προσομοιώνει αυτό επιτρέπονταςέναν επιπλέον βαθμό ελευθερίας για κάθε bit που είναι μέρος του υπολογισμού επεξεργασίας.

"Κάθε bit έχει δύο βαθμούς ελευθερίας: μπορεί να συγκριθεί με ένα μηχανικό σύστημα στο οποίο κάθε μέρος έχει δύο βαθμούς ελευθερίας - θέση και ταχύτητα. Σε αυτήν την περίπτωση, ασχολούμαστε με bit υπολογισμού - που μεταφέρουν πληροφορίες σχετικά με το αποτέλεσμα της λειτουργίας και bits φάσης - που μεταφέρουν πληροφορίες σχετικά με τη δομή της συνάρτησης ", εξηγεί ο Jan-Åke Larsson.

Οι επιστήμονες έχουν ήδη χρησιμοποιήσει το QSL για τη μελέτη ορισμένων κβαντικών αλγορίθμων. Αρκετοί από τους αλγόριθμους, που προσομοιώθηκαν στο QSL, λειτουργούν τόσο γρήγορα όσο θα έκαναν σε έναν κβαντικό υπολογιστή, ισχυρίζονται οι ερευνητές.

"Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η υψηλότερη ταχύτητα στους κβαντικούς υπολογιστές προέρχεται από την ικανότητά τους να αποθηκεύουν, να επεξεργάζονται και να ανακτούν πληροφορίες σε έναν επιπλέον βαθμό ελευθερίας που φέρει πληροφορίες. Αυτό μας επιτρέπει να κατανοήσουμε καλύτερα πώς λειτουργούν οι κβαντικοί υπολογιστές. Επίσης, αυτή η γνώση πρέπει να το κάνει ευκολότερη κατασκευή κβαντικών υπολογιστών, καθώς γνωρίζουμε ποια ιδιότητα είναι πιο σημαντική για να λειτουργεί ο κβαντικός υπολογιστής όπως αναμένεται », λέει ο Jan-Åke Larsson

Το σύστημα δείχνει μεγάλη υπόσχεση για να βοηθήσει τους μαθητές να κατανοήσουν πώς λειτουργεί η κβαντική πληροφορική.

Για παράδειγμα, το QSL μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατανόηση της κβαντικής κρυπτογραφίας και της κβαντικής τηλεμεταφοράς, καθώς και ορισμένων αλγορίθμων υπολογιστών, όπως ο αλγόριθμος Shor για παραγοντοποίηση.

Επιπλέον, μια λειτουργική προσομοίωση είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για όλους τους ερευνητές που αναζητούν τρόπους με τους οποίους η κβαντική πληροφορική θα αλλάξει σε μεγάλο βαθμό το υπολογιστικό τοπίο στο μέλλον.


Δες το βίντεο: Κβαντικοί υπολογιστές μιλά ο φυσικός Χρήστος Ευθυμιόπουλος (Δεκέμβριος 2021).