Twee kwantumrekenaars lyk vir die eerste keer in die geskiedenis! - Fisika
Superrekenaars is op die punt om na 'n heeltemal nuwe vlak te spring. Quantum computing ontwikkel vinnig, en nou het twee kwantumrekenaars gekonfronteer met die eerste keer in die geskiedenis.
[Beeldbron:Ars Electronica via Flickr]
Vroeër vanjaar het navorsers van die Cornell Universiteit twee kwantumrekenaars teen mekaar geplaas in 'n epiese virtuele stryd. Die uitdaging was om 'n algoritme uit te voer en op te los om te vergelyk en te bepaal watter kwantierekenaar die effektiefste is. Albei rekenaars is moderne 5 kwbit-kwantumrekenaars wat op twee verskillende platforms werk.
Ondanks hul verskille, het die navorsers 'n manier ontdek om die rekenaars op so 'n manier te programmeer dat dit blind is vir die hardeware. Volgens die resultate was die een rekenaar betroubaarder, en die ander een kon vinniger werk.
"Vir 'n lang tyd was die toestelle so onvolwasse dat jy nie regtig twee vyf-kwart gadgets langs mekaar kon plaas en hierdie soort vergelyking kon uitvoer nie," sê Simon Benjamin, 'n fisikus aan die Universiteit van Oxford in die Verenigde Koninkryk. , wat nie aan die studie verbonde is nie. 'Dit is 'n teken dat hierdie tegnologie verouder.'
Die twee mededingende rekenaars is gemaak van twee verskillende opstellings, wat dit veral interessant maak vir wetenskaplikes om te toets wie van die twee beter is. Een rekenaar wat aan die Universiteit van Maryland behoort. Die opstel daarvan is afhanklik van 'n vasgekeerde ion-stelsel. Daarin word vyf ytterbiumione deur 'n sterk elektromagnetiese lokval op hul plek gehou. Die ione word deur lasers geaktiveer om die geprogrammeerde algoritmes uit te voer.
Aan die ander kant is IBM se rekenaar met 'n heel ander opset. Daarteenoor maak IBM se rekenaar staat op verskeie supergeleidende lusse wat algoritmes uitvoer met mikrogolfseine. Hul rekenaar is ook die eerste een in die geskiedenis om publiek toeganklik te wees via wolkrekenaars. Die vermoë om geprogrammeer te word deur aanlyngebruikers, was die rede waarom die eksperiment uitgevoer kon word.
Hoe kwantumrekenaars werk
In teenstelling met klassieke rekenaars, berus kwantumrekenaars op qubits in plaas van die meer gebruikte bit. Tradisionele rekenaars gebruik transistors wat in binêre werk - 'n stelsel wat op een en nulle staatmaak. Quantum bits (of qubits), kan een, nul, of beide een en nul gelyktydig voorstel - 'n eienskap wat beter bekend staan ​​as superposisie. Dinge wat in superposisies bestaan, het 'n gelyke waarskynlikheid om op 'n sekere tyd in verskeie posisies te wees.
Die superposisie van 'n kwantumrekenaar laat nie toe dat die qubits deur die individuele deel (aan of uit) verklaar word nie, maar eerder die stelsel as geheel - wat doen dit, waar dit doen en wat dit moet doen . Dit staan ​​bekend as verstrengeling, waar een stuk inligting direk afhanklik is van presies wat 'n ander stuk op daardie oomblik doen - anders as klassieke rekenaars waar berekeninge in 'n enkelvoudige trein uitgevoer word. Meer ingewikkelde berekeninge kan met hierdie nuwe verskynsels gedoen word om weer voor te stel wat rekenaars kan doen.
In die toetse kon die rekenaars met wisselende sukses werk. Die algoritmes wat uitgevoer is, was heeltemal blind vir die onderliggende hardeware. In hierdie eksperiment het die ioonrekenaar 'n 77,1 persent suksessyfer gehandhaaf. IBM se rekenaar kon egter net dieselfde algoritmes met 'n akkuraatheid van 35,1 persent gebruik. Die toets het bevestig dat die ioonrekenaar meer effektief is met die gegewe algoritme. IBM se rekenaar kan egter vinniger werk.
Die resultate is onlangs verlede week op arXiv gepubliseer.
Die toekoms van kwantumberekening
Superposisies is ongelooflik delikaat. Deur dit net waar te neem, kan dit hul eiendomme verwoes. Die grootste uitdaging op die oomblik is om 'n stelsel te ontwikkel wat algoritmes met akkuraatheid betroubaar kan uitvoer.