I le sefulu tausaga mulimuli ane e leai se tasi na te iloa po o afea

O se tagata e le malamalama lelei o ia na faitau i le tele o faʻasalalauga e uiga i komipiuta quantum e ono maua le lagona o latou o ni masini "saunia" e galulue i le auala tutusa e pei o komepiuta masani. E leai se mea e sili atu ona sese. O nisi e talitonu foi e leai ni komepiuta quantum i le taimi nei. Ma o isi e mafaufau pe o le a le mea o le a faʻaaogaina talu ai latou te leʻi fuafuaina e sui ai le zero-one system.

E masani ona tatou faʻalogo o le a faʻaalia muamua komepiuta quantum muamua ma faʻaoga lelei ile tusa ma le sefulu tausaga. Ae ui i lea, e pei ona taʻua e Linley Gwennap, le au suʻesuʻe autu i le Linley Group, i le tusiga, "Pe a fai mai tagata o le quantum computer o le a aliali mai i le sefulu tausaga, latou te le iloa po o afea e tupu ai."

E ui lava i lenei tulaga le manino, o se siosiomaga o le tauvaga mo le mea ua taʻua quantum supremacy. O le popole e uiga i galuega quantum ma le manuia o Saina, na pasia ai e le pulega a Amerika le National Quantum Initiative Act ia Tesema talu ai (1). O le pepa o loʻo faʻamoemoe e tuʻuina atu le lagolago a le feterale mo le suʻesuʻega, atinaʻe, faʻataʻitaʻiga ma le faʻaogaina o le quantum computing ma tekinolosi. I luga o le sefulu tausaga faʻapitoa, o le a faʻaalu e le malo o Amerika le faitau piliona e fausia ai le tele o atinaʻe, se faʻalapotopotoga, ma faʻafaigaluegaina tagata. O le au atinaʻe tetele uma o komipiuta quantum - D-Wave, Honeywell, IBM, Intel, IonQ, Microsoft ma Rigetti, faʻapea foʻi ma tagata na faia le quantum algorithms 1QBit ma Zapata, na faʻafeiloaia lenei mea. National Quantum Initiative.

Paionia o D-WAve

I le 2007, na faʻaalia ai e le D-Wave Systems se vaʻa 128-qubit (2), valaau komipiuta quantum muamua i le lalolagi. Ae ui i lea, e le o mautinoa pe mafai ona taʻua o lea - naʻo lona faʻatinoga na faʻaalia, e aunoa ma se faʻamatalaga o lona mamanu. I le 2009, na fausia ai e le D-Wave Systems se faiga su'esu'e ata "quantum" mo Google. Ia Me 2011, na maua ai e Lockheed Martin se komipiuta quantum na gaosia e le D-Wave Systems. D-galu tasi mo le $10 miliona, a o sainia se konekarate e tele tausaga mo lona faagaoioiga ma le atinaʻeina o algorithms talafeagai.

I le 2012, na faʻaalia ai e lenei masini le faʻagasologa o le sailia o le mole mole protein helical ma le malosi maualalo. Tagata suʻesuʻe ile D-Wave Systems faʻaogaina faiga faʻatasi ma numera eseese qubits, na faia ai le tele o faʻatusatusaga o le matematika, o nisi o ia mea e sili atu nai lo le gafatia o komepiuta masani. Ae ui i lea, i le amataga o le 2014, na lomia ai e John Smolin ma Graham Smith se pepa e finau ai o le D-Wave Systems e le o se masini. E leʻi umi talu ona maeʻa lenei mea, na faʻaalia ai e le Physics of Nature iuga o suʻega e faʻamaonia ai o le D-Wave One na uma ...

O le isi suʻega, na faia ia Iuni 2014, na faʻaalia ai e leai se eseesega i le va o le komepiuta masani ma le D-Wave Systems masini, ae na tali mai le kamupani o le eseesega e naʻo le matauina mo faʻafitauli e sili atu ona faigata nai lo na foia i le suʻega. I le amataga o le 2017, na faʻaalia ai e le kamupani se taavale e faʻapea e aofia ai 2 afe qubitslea e 2500 taimi sili atu nai lo algorithms masani masani. Ma le isi, lua masina mulimuli ane, na faamaonia ai e se vaega o saienitisi e le saʻo lenei faatusatusaga. I le tele o tagata masalosalo, o faiga D-Wave e le o ni komepiuta quantum, ae o latou fa'ata'ita'iga fa'aaogaina auala masani.

O le fa'agasologa lona fa o le D-Wave system e fa'aogaina quantum annealingma o setete o le qubit e iloa e ala i superconducting quantum circuits (faʻavae i luga o le mea e taʻua o Josephson junctions). Latou te faʻagaioia i se siosiomaga latalata-atoa-zero ma mitamita i le 2048-qubit system. I le faaiuga o le 2018, D-Wave faʻafeiloaʻi i le maketi PATUNA, o lona uiga, o lau si'osi'omaga fa'atatauga fa'atatau taimi moni (KAE). Ole fofo ole ao e maua ai e tagata mai fafo le avanoa ile quantum computing ile taimi moni.

Ia Fepuari 2019, D-Wave faʻasalalau le isi augatupulaga  Pegasus. Na faalauiloaina o le "sili ona tele pisinisi quantum faiga i le lalolagi" ma sefululima sootaga i le qubit nai lo le ono, ma sili atu i le 5 qubits ma fa'aola le pisa i se tulaga e le'i iloa muamua. E tatau ona fa'atau atu le masini i le ogatotonu o le tausaga a sau.

Qubits, poʻo superpositions faaopoopo faʻatasi

O masini komepiuta masani e faʻalagolago i pepa, poʻo fasi faʻamatalaga, e fai ma sui o le ioe pe leai se tali. Quantum processors e eseese. Latou te le galulue i le lalolagi e leai se tasi. ponaivi tulilima, o le iunite laʻititi ma le vaʻavaʻaia o faʻamatalaga quantum o le faʻamatalaga lua-dimension system hilbert avanoa. O le mea lea, e ese mai le pe'a masani ona e mafai ona i totonu so'o se fa'asilisili lua setete quantum. I le avea ai o se faʻataʻitaʻiga faʻaletino o se qubit, o le faʻataʻitaʻiga e masani ona tuʻuina atu o se fasimea ma vili ½, e pei o se eletise, poʻo le polarization o se photon tasi.

Ina ia faʻaogaina le malosi o qubits, e tatau ona e faʻafesoʻotaʻi i latou e faʻaaoga ai se faiga e taʻua le mautonu. Faʻatasi ai ma qubit uma faʻaopoopo, o le mana faʻagaioiga o le gaosiga fa'alua oe lava ia, talu ai o le numera o faʻalavelave faʻatasi ma le faʻalavelaveina o se qubit fou ma setete uma ua uma ona i ai i le processor (3). Ae o le fatuina ma le tuʻufaʻatasia o qubits ona taʻu atu lea ia i latou e fai faʻatusatusaga lavelave e le o se galuega faigofie. Latou te nonofo matua maaleale i aafiaga mai fafolea e mafai ona oʻo atu ai i le faʻatusatusaina o mea sese ma, i le tulaga sili ona leaga, i le pala o qubits faʻalavelave, i.e. fa'aletonuo le fetuu moni lea o faiga quantum. A'o fa'aopoopoina le tele o qubits, ua fa'atupula'ia a'afiaga leaga o malosiaga mai fafo. O se tasi o auala e foia ai lenei faafitauli o le mafai lea ona faaopoopo qubits "PULEGA"e na'o lana galuega ole siaki ma fa'asa'o fa'amaumauga o galuega.

3. Fa'atusa fa'atusa o le IBM 50-qubit system

Ae ui i lea, o lona uiga o le a manaʻomia tele komepiuta quantum sili atu, aoga mo le foia o faʻafitauli lavelave e pei o le fuafuaina pe faʻafefea ona gaugau porotini poʻo le faʻataʻitaʻiina o gaioiga faaletino i totonu o atoms. matua qubit. Na taʻu talu ai nei e Tom Watson mai le Iunivesite o Delft i Netherlands i le BBC News:

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I se faapuupuuga, afai e manaʻo le komipiuta quantum e alu ese, e tatau ona e sau ma se auala faigofie e maua ai le tele ma le mautu qubit processors.

Ona o qubits e le mautu, o le fatuina o se faiga ma le tele o latou e matua faigata lava. Afai la, i le faaiuga, o qubits e pei o se quantum computing concept e le manuia, o saienitisi e iai se isi mea: quantum qubit gates.

O le vaega a le Iunivesite o Purdue na lomia se suʻesuʻega i le npj Quantum Information e faʻamatalaina ai le latou foafoaga. E talitonu saienitisi i lena mea KuditsE le pei o qubits, e mafai ona i ai i le sili atu ma le lua setete-mo se faʻataʻitaʻiga, 0, 1, ma le 2-ma mo setete faʻaopoopo taʻitasi, e faʻateleina le malosi faʻakomepiuta o se tasi qudit. I se isi faaupuga, e tatau ona e faʻaogaina ma faʻagasolo le aofaʻi tutusa o faʻamatalaga. itiiti le ta'uta'ua nai lo qubits.

Ina ia faia ni faitotoa quantum o lo'o i ai qdits, o le 'au a Purdue na fa'ailoga qdits se fa i totonu o ata fa'apipi'i lua e tusa ai ma taimi ma taimi. Na filifilia e le 'au photons ona e le faigofie ona aafia i latou si'osi'omaga, ma le fa'aogaina o le tele o vaega e fa'atagaina mo le tele o fa'alavelave fa'atasi ma nai photon. O le faitotoʻa maeʻa sa i ai le malosi faakomepiuta o 20 qubits, e ui lava e naʻo le fa qudits e manaʻomia, faʻatasi ai ma le faʻaopoopoina faʻafetai faʻafetai i le faʻaogaina o photons, ma avea ai o se faiga faʻamoemoeina mo komepiuta quantum i le lumanaʻi.

Silicon po'o mailei ion

E ui lava e le o tagata uma e faʻasoa lenei manatu, o le faʻaaogaina o le silikoni e fai ai komipiuta quantum e foliga mai o loʻo i ai le tele o mea lelei, talu ai ua faʻamautuina tekinolosi silicon ma o loʻo i ai se pisinisi tele e fesoʻotaʻi ma ia. O lo'o fa'aogaina le Silicon i Google ma IBM's quantum processors, e ui lava e fa'amalieina i le maualalo o le vevela. E le o se mea lelei mo quantum system, ae o loʻo galue ai saienitisi.

E tusa ai ma se lomiga talu ai nei i le Natura, o se vaega o tagata suʻesuʻe na faʻaogaina le microwave malosi e faʻaoga ai ni vaega eletise se lua o loʻo taofia i le silicon ona faʻaaogaina lea e fai ai se faasologa o suʻega suʻega. O le vaega, lea na aofia ai, aemaise lava, Saienitisi mai le Iunivesite o Wisconsin-Madison, "faamaloloina" qubits eletonika tasi i totonu o se fausaga silicon, o le taamilosaga lea na fuafuaina e le malosi o le microwave radiation. I le superposition, o le electron i le taimi e tasi e feliuliuaʻi faataamilo lua axes eseese. Ona tuʻufaʻatasia lea o qubits e lua ma faʻapolokalameina e faʻatino ai faʻatusatusaga o suʻega, mulimuli ane na faʻatusatusa e le au suʻesuʻe faʻamaumauga na gaosia e le faiga ma faʻamaumauga na maua mai se komepiuta masani o loʻo faia faʻatusatusaga o suʻega tutusa. A maeʻa le faʻasaʻoina o faʻamatalaga, se polokalame e mafai ona faʻaogaina lua-bit quantum silicon processor.

E ui lava o le fua o mea sese e sili atu le maualuga nai lo le mea e taʻua o mailei ion (masini e teu ai vaega faʻapitoa e pei o ions, electrons, protons mo sina taimi) poʻo komepiuta.  faʻavae i luga o superconductors pei ole D-Wave, o le ausia e tumau pea ona mataʻina ona o le vavaeeseina o qubits mai le pisa i fafo e matua faigata lava. E va'aia e tagata popoto avanoa e fa'alautele ma fa'aleleia le faiga. Ma o le faʻaaogaina o le silikoni, mai se vaaiga faatekinolosi ma le tamaoaiga, e taua tele iinei.

Ae ui i lea, mo le tele o tagata suʻesuʻe, o le silikoni e leʻo le lumanaʻi o le quantum computing. Ia Tesema talu ai, na aliali mai ai faʻamatalaga e faʻaaogaina e inisinia mai le kamupani Amerika IonQ le ytterbium e fausia ai le komepiuta quantum sili ona aoga i le lalolagi, e sili atu nai lo D-Wave ma IBM system.

O le taunuuga o se masini na i ai le tasi atom i totonu o se mailei ion (4) faʻaaogaina se qubit faʻamaumauga e tasi mo le faʻailoga, ma o qubits e pulea ma fuaina e faʻaaoga ai pulusisa laser faapitoa. O le komepiuta ei ai se manatua e mafai ona teuina 160 qubits o faʻamaumauga. E mafai foi ona faia faʻatusatusaga ile 79 qubits ile taimi e tasi.

4. IonQ mailei ata

Sa faia e saienitisi mai IonQ se suʻega masani o le mea e taʻua Bernstein-Vaziranyi algorithm. O le galuega a le masini o le mateina lea o se numera i le va o le 0 ma le 1023. O komepiuta masani e manaʻomia le sefulutasi taumafaiga mo se numera 10-bit. Quantum computers e faʻaogaina ni auala se lua e mate ai le taunuʻuga ma le 100% mautinoa. I le taumafaiga muamua, o le IonQ quantum computer na mateina le averesi o le 73% o numera na tuʻuina atu. A faʻatautaia le algorithm mo soʻo se numera i le va o le 1 ma le 1023, o le komepiuta masani e 0,2% le avanoa e manuia ai, ae o le IonQ e 79% le avanoa e manuia ai.

E talitonu le IonQ e sili atu faiga fa'avae mailei ion nai lo komipiuta quantum komipiuta o lo'o fausia e Google ma isi kamupani. O latou 79-qubit matrix e sili atu ile Google's Bristlecone quantum processor ile 7 qubits. O le i'uga o le IonQ e mata'ina fo'i pe a o'o i le fa'atuatuaina o le faiga. E tusa ai ma le au na faia le masini, mo le qubit e tasi e tumau pea i le 99,97%, o lona uiga o se fua faatatau sese o le 0,03%, ae o taunuuga sili o le tauvaga e tusa ma le 0,5%. Ole fua ole lua-bit mo le masini IonQ e tatau ona 99,3%, ae o le tele o tagata tauva i lalo ole 95%.

E taua le faʻaopoopoina, e tusa ai ma le au suʻesuʻe Google, quantum supremacy - o le tulaga lea e sili atu ai le tele o masini komepiuta uma e maua - e mafai ona oʻo i le 49-qubit quantum computer, pe a fai o le mea sese i faitotoa lua-qubit e i lalo ole 0,5%. Ae ui i lea, o le auala mailei ion i quantum computing o loʻo feagai pea ma faʻalavelave tetele e faʻatoʻilaloina: faʻagesegese le faʻatinoina o le taimi ma le telē tele, faʻapea foʻi ma le saʻo ma le faʻalauteleina o tekinolosi.

O se olo malosi o ciphers ua faaleagaina ma isi taunuuga

Ia Ianuari 2019, i le CES 2019, IBM CEO Ginni Rometty na fa'ailoa mai ua uma ona ofoina atu e IBM se faiga fa'akomepiuta tu'ufa'atasia mo le fa'aaogaina faapisinisi. IBM quantum computers5) o lo'o i totonu o Niu Ioka o se vaega o le polokalama IBM Q Faiga Muamua. I le fa'aaogaina o le Q Network ma le Q Quantum Computational Center, e faigofie ona fa'aogaina e le au atina'e le polokalama Qiskit e tu'ufa'atasia ai fa'asologa o fuainumera. O le mea lea, o le malosiaga fa'akomepiuta a IBM quantum computers o lo'o avanoa e pei o auaunaga tau komepiuta, tau talafeagai.

O loʻo tuʻuina atu foʻi e le D-Wave ia auaunaga mo sina taimi, ma o isi tagata taʻalo tetele (e pei o Amazon) o loʻo fuafuaina ni taulaga faʻatusa tutusa. Na alu atili Microsoft ma le folasaga Q# gagana polokalame (faʻailoa pei) e mafai ona taʻavale Visual Studio ma taʻavale i luga o se komepiuta. O loʻo i ai i le au fai polokalame se meafaigaluega e faʻataʻitaʻi ai quantum algorithms ma fatuina se alalaupapa faakomepiuta i le va o le masani ma le quantum computing.

Ae ui i lea, o le fesili, o le a le mea e aoga moni ai komepiuta ma lo latou malosi faʻakomepiuta? I se suʻesuʻega na lomia ia Oketopa talu ai i le tusi talaaga Saienisi, saienitisi mai le IBM, le Iunivesite o Waterloo ma le Iunivesite Faʻatekonolosi a Munich na taumafai e faʻatatau i ituaiga o faʻafitauli e foliga mai e sili ona fetaui lelei komepiuta quantum.

E tusa ai ma le suʻesuʻega, o ia masini o le a mafai ona foia lavelave algebra laina ma fa'afitauli sili ona lelei. E foliga mai e le manino, ae atonu e i ai avanoa mo ni fofo faigofie ma taugofie i mataupu o loʻo manaʻomia ai le tele o taumafaiga, punaoa ma taimi, ma o nisi taimi e le mafai ona tatou gafatia.

5. IBM Quantum Computer

Fa'aoga Quantum Computing suiga tutusa le fanua o cryptography. Fa'afetai ia i latou, fa'ailoga fa'ailoga e mafai ona vave ta'e ma ono mafai tekinolosi poloka poloka o le a faʻaumatia. O le fa'ailoga RSA ua foliga mai ose puipuiga fa'atuatuaina ma e le motusia lea e puipuia ai le tele o fa'amaumauga ma feso'ota'iga a le lalolagi. Ae ui i lea, o se komepiuta quantum e lava le malosi e mafai ona faigofie ta'e fa'ailoga RSA faatasi ai ma le fesoasoani Shor's algorithm.

E faapefea ona puipuia lenei mea? O nisi o lo'o fautua e fa'ateleina le umi o fa'amaufa'ailoga lautele i le tele e mana'omia e fa'ato'ilaloina ai le fa'avasegaina o quantum. E tusa ai ma isi, e tatau ona faʻaaogaina naʻo ia e faʻamautinoa ai le saogalemu o fesoʻotaʻiga. Fa'afetai i le quantum cryptography, o le gaioiga tonu lava o le fa'alavelaveina o fa'amaumauga o le a fa'aleagaina ai, a mae'a lea o le a le mafai e le tagata o lo'o fa'afefeina le vaega ninii ona maua fa'amatalaga aoga mai ai, ma o le a lapataia le tagata e mauaina e uiga i le taumafai e fa'alogo.

O lo'o fa'apea fo'i ona ta'ua le tele o fa'aoga fa'atatau ole quantum computing. au'ili'iliga ma le va'aiga o le tamaoaiga. Fa'atasi ai ma faiga quantum, fa'ata'ita'iga lavelave o amioga tau maketi e mafai ona fa'alauteleina e aofia ai le tele o isi suiga nai lo le taimi muamua, e o'o atu ai i su'esu'ega ma fa'amatalaga sa'o. I le taimi e tasi e fa'agasolo ai le faitau afe o fesuiaiga ma se komipiuta quantum, e mafai foi ona fa'aitiitia le taimi ma tau e mana'omia mo le atina'e. vaila'au fou, fela'uaiga ma fofo fa'atau, sapalai filifili, fa'ata'ita'iga o le taufa'apea fo'i mo le fo'ia o le tele o isi fa'afitauli lavelave tele.

tulafono a Neven

O le lalolagi o komepiuta tuai sa i ai lana lava tulafono a Moore, ae o komepiuta quantum e tatau ona taʻitaʻia e le mea e taʻua. tulafono a Neven. E mafua lona igoa i se tasi o Google sili ona lauiloa quantum specialists, Hartmut Nevena (6), lea e taʻu mai ai o le alualu i luma i le quantum computing technology o loʻo faia nei i totonu fua fa'atele fa'atele.

O lona uiga, nai lo le fa'aluaina o le gaosiga e ala i le fa'asolosolo fa'asolosolo, e pei o le tulaga i komepiuta masani ma le Moore's Law, o le quantum technology e fa'ateleina ai le gaosiga vave.

Ua valoia e le au atamamai le amataga o le quantum superiority, lea e mafai ona faaliliuina e le gata i le maualuga o komepiuta quantum i luga o soʻo se auala masani, ae faʻapea foʻi i isi auala - e pei o le amataga o le vaitau o komepiuta quantum aoga. O lenei mea o le a faʻaavanoaina ai le auala mo faʻalavelave i le kemisi, astrophysics, vailaʻau, saogalemu, fesoʻotaʻiga ma sili atu.

Ae ui i lea, o loʻo i ai foi se manatu e le mafai ona i ai se tulaga maualuga, a itiiti ifo i le lumanaʻi. O se uiga sili atu o le masalosalo o lena O komipiuta quantum e le mafai lava ona suitulaga i komepiuta masani ona e le'i fuafuaina e fai. E le mafai ona e suia se iPhone poʻo se PC i se masini quantum, e pei lava ona e le mafai ona sui seevae tenisi ... ma se vaʻalele vaalele faaniukilia. O komepiuta masani e mafai ai ona e ta'alo i ta'aloga, siaki imeli, fa'ase'e i luga ole laiga, ma fa'atautaia polokalame. O komipiuta quantum e tele lava e fa'atino fa'ata'ita'iga e lavelave tele mo faiga fa'alua o lo'o fa'aogaina i luga ole komipiuta. I se isi faaupuga, o tagata faʻatau taʻitoʻatasi e toetoe lava a leai se aoga mai a latou lava komipiuta quantum, ae o le faʻamanuiaga moni o le mea fou o le a, mo se faʻataʻitaʻiga, NASA poʻo le Massachusetts Institute of Technology.

O le a ta'u mai e le taimi po'o fea le auala e sili atu ona talafeagai - IBM po'o Google. E tusa ai ma le Tulafono a Neven, ua na o ni nai masina tatou te vaʻaia ai se faʻaaliga atoatoa o le maualuga o le quantum e le tasi au poʻo le isi. Ma ua lē o toe iai se faamoemoe o le “sefulu tausaga mai le taimi nei, o ai na te iloa po o afea.”