Inžinieriai sukūrė pirmąjį kvantinio kompiuterio lustą ()

2017-12-22

Kvantinių kompiuterių nusileidimas Mėnulyje

Praktinė kvantinė kompiuterija šiais metais pateikė svarbių naujienų tiek teorinėje, tiek techninėje plotmėje.

Bet viena didelė kliūtis šiame kelyje buvo likusi – reikėjo kažkaip apjungti delikatų kvantinį pasaulį su daug geriau pažįstamu skaitmeniniu. Šis naujasis mikroprocesorius gali ir būti tuo reikalingu sprendimu.

Naujojo Pietų Velso universiteto (UNSW) tyrėjai sukūrė naują architektūrą, kur kvantiniams skaičiavimams naudojami įprasti tranzistoriai, kokie yra dabartiniuose procesoriuose.

Nesigilinant į detales, iš esmės tai reiškia, kad kvantinių skaičiavimų galia gali būti atskleista, naudojant technologiją, kuria pagrįsti mūsų dabar naudojami kompiuteriai ir išmanieji telefonai.

„Dažnai nusileidimą Mėnulyje vertiname kaip didžiausią žmonijos technologinį pasiekimą,“ sako Andrew Dzurak, UNSW Australian National Fabrication Facility direktorius.

„Bet mikroprocesoriaus lusto, kuriame milijardas integruotų įrenginių veikia sutartinai kaip simfonijoje – ir kurį galite nešiotis kišenėje – yra pribloškiamas techninis pasiekimas, ir būtent jis revoliucionavo šiuolaikinį gyvenimą.“

Nesvarbu, ar sutinkate, kad toks pasiekimas prilygsta kosminėms kelionėms, šis žingsnis yra didžiulis kompiuterijos šuolis.

„Kvantinė kompiuterija yra ant slenksčio kito technologinio šuolio, kuris gali būti toks pats didelis ir viską keičiantis. Bet šio siekio realizavimui viename luste reikalinga inžinerija buvo nepasiekiama,“ sako Dzurakas.

Kvantiniuose skaičiavimuose naudojama keista realybės savybė – dalelės egzistuoja kaip tikimybių debesis, kol prijungiamos prie jų savybes apibrėžiančios sistemos.

Šis tikimybių rūkas turi itin naudingas matematines charakteristikas, tereikia sugebėti jomis pasinaudoti.

Tradicinės kompiuterijos visata sudaryta iš dviejų simbolių, 1 ir 0, tuo tarpu kvantiniuose skaičiavimuose sudėtingumo lygiai gali būti sudaromi iš tikimybių spektro.

Tik bėda, kad šis kvantinis rūkas, dar vadinamas kubitu – itin delikatus objektas. Jo netgi nebūtina „matuoti“, dalelė realybėje gali atsidurti – kalbant žargonu, „kolapsuoti“ – ir atsitiktinai.

Kadangi norint nuveikti ką reikšmingo, reikia šimtų (jeigu ne šimtų tūkstančių) kubitų, nepageidaujamo kolapsavimo tikimybė labai didelė.

Kad nestabilieji kubitai nepriveltų pernelyg daug klaidų, juos reikia tinkamai sutvarkyti.

„Taigi, reikia klaidų taisymo kodų, kuriuose vieną duomenų gabalėlį saugo daug kubitų,“ sako Dzurakas.

„Mūsų luste yra naujo tipo klaidų koregavimo kodas, sukurtas konkrečiai sukinio kubitams, ir jame milijonams kubitų taikomas sudėtingas veikimo protokolas.“

Ši technologija – pirmasis bandymas viename luste sudėlioti visas įprastas silicio schemas, skirtas milijonų kubitų kontrolei ir nuskaitymui.

Paprasčiau tariant, įprastiniai silicio tranzistoriai naudojami kontroliuoti plokščią kubitų masyvą daugmaž taip pat, kaip loginiai vartai tvarko bitus jūsų kompiuterio procesoriuje.

„Pasirinkdami elektrodus virš kubito, galime kontroliuoti kubito sukinį, kuris saugo kvantinį dvejetainį 0 ar 1 kodą,“ paaiškino tyrimo autorius, Menno Veldhorst, atlikęs tyrimus UNSW.

„O pasirenkant elektrodus tarp dviejų kubitų, gali būti atliekamos kubitų loginės sąveikos ar skaičiavimai.“

Tačiau dar reikia visus šiuos pasiekimus apjungti į patikimą technologiją.

Netgi kai turėsime pirmus kvantinius kompiuterius, galinčius neregėtai detaliai modeliuoti molekules, ar nagrinėti klimato pokyčių statistiką, mums reikės programuotojų, kurie mokės kubitų teikiamais pranašumais pasinaudoti.

Microsoft į tai jau atsižvelgė ir neseniai išleido nemokamą savo naujo kvantinio programavimo rinkiniopavyzdį rytojaus programuotojams, norintiems būti šios tendencijos priešaky.

Tai jau vyksta. Viena po kitos, technologinės kliūtys griūva.

Norite sužinoti daugiau? Vaizdo klipe gražiai viskas paaiškinama:



Tyrimas buvo publikuotas Nature Communications .

Mike Mcrae
sciencealert.com

Aut. teisės: www.technologijos.lt

(23)
(4)
(19)

Komentarai ()