Я знаю, что отсутствовал в течение длительного периода времени, но я проходил курс по квантовым вычислениям, который является обширным и тяжелым. поведение 100 миллиардов нейронов человеческого мозга невозможно для классического компьютера, но квантовое машинное обучение обещает выполнить это требование». и он такой большой, как размер комнаты, зала или дома? какой тип кодирования требуется для выполнения этой симуляции, мы не можем сделать это для миллионов, а вы говорите о миллиардах, остановитесь на секунду, я постараюсь объяснить как можно проще.
Классический компьютер V Квантовый компьютер
Итак, как всем известно, компьютер или классический компьютер, также известный как двоичные вычисления, хранит информацию в битах, таких как 0 и 1. Они выполняют логические операции, используя определенную позицию физического состояния, а операции определяются булевой алгеброй. Что касается квантовых вычислений, информация хранится в кубитах, или, как мы говорим, «квантовых битах», в любой момент времени она находится в любом из этих двух состояний, но только при измерении. Критическое различие между кубитами и классическими битами заключается в том, что кубит может находиться в суперпозиции состояний 0 и 1 перед измерением. Я знаю, что многие из вас становятся похожими на копыта сейчас, что является суперпозицией состояний. Это случается, но то же самое случилось и со мной, не волнуйтесь, мы хорошо ладим, все в порядке Суперпозиция это: для чайников Суперпозиция - это система, которая имеет два разных состояния, которые могут ее определить, и это возможно для это существовать в обоих. Например, у электрона есть два возможных квантовых состояния: спин вверх и спин вниз. Подобно тому, как у нас есть монета, при подбрасывании которой она всегда будет падать орлом или решкой, как в случае с битами шанс выиграть 50/50.
но когда вы посмотрите на это в случае кубита, на сферическую структуру, которую вы видите, вы сможете понять, что кубиты существуют в нескольких комбинациях 0 и 1 одновременно. Эта способность одновременно находиться в нескольких состояниях называется Суперпозиция.
До измерения — кубит может иметь одновременно значения 0 и 1. Только при измерении он принимает или схлопывается до одного из этих двух значений. Как правило, кубиты — это субатомные частицы, такие как электроны и фотоны, которые обладают некоторыми причудливыми квантовыми свойствами, которые означают, что связанная группа из них может обеспечить гораздо большую вычислительную мощность, чем такое же количество двоичных битов. Наложение волн приводит к интерференции и выходному сигналу, который значительно уменьшается по сравнению с исходным. Эта обработка выполняется цифровыми схемами, амплитуда и фаза являются непрерывными переменными, которые никогда не могут быть идеально согласованы, что приводит к неполной коррекции. Интерференция волн может быть легко понята из шумоподавления, поскольку вы можете видеть, что оно готовит суперпозицию всех возможных состояний вычислений. Затем используйте в качестве входа квантовую схему, которая выборочно интерферирует с компонентами суперпозиции в соответствии с заданным алгоритмом. То, что остается после отмены относительных амплитуд и фаз входного состояния, — это решение вычисления, выполняемого квантовой схемой.
Другая концепция, которую мы обсудим, — это запутанность, которая относится к состояниям более чем одного кубита (или частиц в целом), в которых комбинированное состояние кубитов содержит больше информации, чем кубиты по отдельности. Совместно запутанным состоянием двух кубитов можно манипулировать для передачи информации от одного кубита к другому. Сильно запутанные квантовые состояния нескольких кубитов могут использоваться для генерации гарантированно случайных чисел. Подождите, я постараюсь объяснить это проще, например, человек, идущий по улице, чувствует, что его желудок жаждет еды, он увидел человека с тележкой с гамбургерами и хот-догами, он заказывает и то, и другое, и человек дает ему и то, и другое в двух одинаковых цветные коробки теперь он не знает, какая из них хот-дог, а какая гамбургер, очевидно, как только он откроет одну из коробок и увидит гамбургер, он сразу же узнает, что другая хот-дог. Это означает, что гамбургер и хот-дог каким-то образом переплетены. Таким образом, из нашего примера мы понимаем, что запутанность может обеспечить квантовую криптографию, сверхплотное кодирование, возможно, связь со скоростью, превышающей скорость света, и даже телепортацию.
Ну, сверху вы видите одну вещь, я должен сказать, что квантовые компьютеры быстры, они действительно быстры и эффективны. Они могут выполнять вычисления за несколько секунд, на которые сегодняшним суперкомпьютерам потребуются десятилетия или даже тысячелетия. В 2019 году, например, Google заявил, что выполнит расчет примерно за 200 секунд, на что у классического суперкомпьютера ушло бы около 10 000 лет. Они могут решать сложные проблемы, которые не могут решить даже суперкомпьютеры с концепцией суперпозиции кубита и запутанности, квантовые компьютеры могут учитывать все эти переменные и сложности, чтобы найти решение. квантовые вычисления изменят мир в различных секторах, таких как кибербезопасность, искусственный интеллект, разработка лекарств, улучшение прогнозов погоды и прогнозов изменения климата, а также во многих других.
Что заставляет вас НЕНАВИДИТЬ квантовые системы?
Потому что за каждой наградой стоит реальная цена: сложно освоить квантовые вычисления и еще сложнее построить квантовую систему. Как мы видели на примере IBM Quantum System One, для работы функционального квантового компьютера требуется очень специфический набор условий. Для их работы даже на базовом уровне требуются уникальные компоненты, массивные системы охлаждения и дорогостоящие технологии. Они склонны выполнять только специальные задачи из-за своей природы, они не могут выполнять каждую задачу вашей повседневной жизни, и, что важно, они также склонны к ошибкам из-за природы квантовой механики и кубитов, факторов окружающей среды. вскоре могут привести к ошибкам и потерять свое квантовое состояние (процесс, известный как декогеренция). Эти ошибки умножаются с уровнями сложности, а это означает, что для достижения их потенциала необходимо решение для исправления ошибок.
Заключение
Очевидно, что я не могу охватить все аспекты квантовых вычислений в одном кадре, но мы постараемся охватить и другие темы и концепции, как только я завершу свое бесконечное путешествие. Хотя квантовый компьютер сложно построить и освоить, все же существуют известные симуляторы, такие как IBM (QisKit Simulator) и TOSHIBA, на которых вы можете испачкать руки. Я постараюсь осветить это также в любой другой день.
До тех пор удачного дня от меня, и, пожалуйста, прочитайте мои другие статьи, если вам нужны какие-либо рекомендации по этому поводу, не стесняйтесь комментировать и обсуждать проблемы и давать мне советы о том, как дать вам наилучшие возможные результаты.
