WTF Qubits 있습니까? 양자 컴퓨팅의 원점과 제로는 한 번에 많은 것들이 있습니다.

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16. Superconducting Qubits I: Quantizing a Harmonic Oscillator, Josephson Junctions - Part 1

16. Superconducting Qubits I: Quantizing a Harmonic Oscillator, Josephson Junctions - Part 1
Anonim

요즘 쿠 비츠는 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 당신은 그들에 대해 들어 보았을 것입니다. 만약 당신이 가지고 있다면, 당신은 아마 그것을 가지고 있다는 것을 압니다. 어떤 것 컴퓨터와 관련이 있습니다. 정확하게 컴퓨터와 관련이있는 것은 혼란 스럽습니다. 바로 다이빙하기 전에 양자 컴퓨팅이라는 개념에 대한 공동의 머리를 얻자. 양자 역학에서 시스템은 매우 특이한 행동을 나타낼 수 있습니다. 이 중 하나의 입자가 다른 두 개의 먼 입자의 거동에 영향을 미칠 때 입자가 한 번에 두 군데에 있고 얽히게되면 중첩됩니다. 이것들은 일상 생활에서 우리가 알아 차리는 현상이 아닙니다. 그래서 우리는 고양이에 앉아있는 개나 그 중 하나가 3 개 주 (州)를 통해 식료품 저장실에 들어가는 것에 대해 걱정하지 않습니다. 우리가 지금 컴퓨터를 만드는 방법은 트랜지스터라고 불리는 물질, 즉 전자 신호와 상호 작용하고 증폭하는 반도체에 기반을두고 있으며 양자 상태를 이용할 수 없습니다. 양자 컴퓨터는 다릅니다.

하지만 컴퓨터를 그랬다. 직접 양자 현상을 다루면 전자 장치가 믿을 수없는 일을 할 수 있습니다. 이러한 종류의 컴퓨터는 놀라운 속도로 작동 할 수 있습니다. 단 몇 초 만에 데이터를 탐색합니다. 이 작업의 핵심은 데이터의 성격을 변화시키는 것입니다. 현재 데이터는 비트라고하는 2 진수로 인코딩되며 단순히 2 가지 상태 중 하나만 존재합니다. 그러나 비트를 양자화하는 방법을 발견하면 (즉 여러 상태에 동시에 존재 함) 양자 비트 또는 "큐 비트"가됩니다.

큐 비트는 중첩을 이용하고 특히 두 개의 다른 주 중 하나가 될 수는 있지만 동시에 양자 모두 상태. 두 가지 모두 켜는 라이트 스위치와 같습니다. 과 (큐 비트가 광자의 특정 편광을 기반으로한다고 생각할 때 유익한 은유이다.) 실제 세계에서는 우리가 생각하기에는 이상하지만, 양자 물리학 세계에서는 이상하지 않다.

Qubits는 또한 동시에 작동 할 수 있기 때문에 양자 얽힘 (quantum entanglement)을 나타 내기 때문에 데이터 기반 프로세스의 속도를 높여줍니다. 실행중인 컴퓨터는 한 번에 두 가지 작업을 수행 할 수 있습니다. 한 번에 여러 단계를 거치며 처리 할 수 ​​있습니다.

예를 들어 전 세계의 모든 사람의 전화 번호와 같이 데이터가 풍부한 기기를 통해 기기를 구성하고 각 항목을 구성하고 분석한다고 가정 해 보겠습니다. 큐 비트 (qubit)를 기반으로 한 양자 컴퓨터는 데이터를 하나씩 순차적으로 살펴볼 필요가 없으므로 이러한 작업을 훨씬 빠르게 수행 할 수 있습니다. 데이터가 여러 상태를 취할 수 있기 때문에 훨씬 빠르게 처리 할 수 ​​있습니다.

양자 컴퓨팅 자체는 시작되었지만 큐 비트를 작동시키는 것은 훨씬 더 어려운 작업이었습니다. 지난 10 년 동안 측정 가능한 일련의 성공이있었습니다. 2013 년에 Google은 NASA와 공동으로 퀀텀 인공 지능 연구소를 시작했으며 512 큐 비트 D-Wave 양자 컴퓨터를 성공적으로 구축했습니다. 지난 몇 달간 과학자들은 광학 큐 비트의 개발을 방해하는 문제를 해결했습니다. 다른 사람들은 "qutrit"라고 불리는 무언가에 대한 성공적인 테스트를 공개했다. 세 다른 겹쳐 진 상태.

이것들 중 어느 것이 우리가 대중 시장 기술과 인터페이스하는 방식에 영향을 미칠 것입니까? 가능성은 있지만, 먼 미래에 무엇이 올 것인가의 파급 효과를 이해하는 것보다 지식에 대한 실질적인 가치는 거의 없습니다.

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