Kvant hisoblash juda katta hajmdagi ma'lumotlarni aql bovar qilmaydigan darajada yuqori tezlikda qayta ishlash uchun kvant mexanikasidan foydalanadi. Kvant kompyuteri ish stoli kompyuteriga yillar yoki o‘n yillar davomida echilishi mumkin bo‘lgan muammoni hal qilish uchun bir necha daqiqadan bir necha soatgacha vaqt ketadi.
Kvant hisoblash yangi avlod superkompyuterlari uchun zamin yaratmoqda. Ushbu kvant kompyuterlari modellashtirish, logistika, trend tahlili, kriptografiya va sunʼiy intellekt kabi sohalarda mavjud texnologiyalardan ustun boʻlishi kutilmoqda.
Kvant hisoblashlari tushuntirildi
Kvant hisoblash g'oyasi birinchi marta 1980-yillar boshida Richard Feynman va Yuriy Manin tomonidan o'ylab topilgan. Feynman va Manin kvant kompyuteri ma'lumotlarni ish stoli kompyuteri qila olmaydigan tarzda taqlid qilishi mumkinligiga ishonishdi. 1990-yillarning oxirigacha tadqiqotchilar birinchi kvant kompyuterlarini yaratdilar.
Kvant hisoblashlari hisoblashlarni amalga oshirish uchun superpozitsiya va chalkashlik kabi kvant mexanikasidan foydalanadi. Kvant mexanikasi fizikaning o'ta kichik, izolyatsiya qilingan yoki sovuq narsalarni o'rganadigan bo'limidir.
Kvant hisoblashning asosiy ishlov birligi kvant bitlari yoki kubitlaridir. Qubitlar kvant kompyuterida yakka atomlar, subatom zarrachalari yoki oʻta oʻtkazuvchan elektr zanjirlarining kvant mexanik xususiyatlaridan foydalangan holda yaratiladi.
Qubitlar ish stoli kompyuterlari tomonidan ishlatiladigan bitlarga o'xshaydi, chunki kubitlar 1 yoki 0 kvant holatida bo'lishi mumkin. Qubitlar 1 va 0 holatlarining superpozitsiyasida ham bo'lishi bilan farqlanadi, ya'ni kubitlar bir vaqtning o'zida 1 va 0 ni ifodalashi mumkin.
Kubitlar superpozitsiyada boʻlganda, ikkita kvant holati qoʻshiladi va natijada boshqa kvant holati paydo boʻladi. Superpozitsiya bir vaqtning o'zida bir nechta hisoblarni qayta ishlashni anglatadi. Shunday qilib, ikkita kubit bir vaqtning o'zida to'rtta raqamni ifodalashi mumkin. Oddiy kompyuterlar bitlarni ikkita mumkin bo'lgan holatdan faqat bittasida (1 yoki 0) qayta ishlaydi va hisoblar birma-bir qayta ishlanadi.
Kvant kompyuterlari ham qubitlarni qayta ishlash uchun chalkashlikdan foydalanadi. Qubit chigallashganda, bu kubitning holati boshqa qubitning holatiga bog'liq bo'lib, bir qubit uning kuzatilmagan juftining holatini ochib beradi.
Kvant protsessor kompyuterning yadrosidir
Kubitlarni yaratish qiyin ish. Qubitni istalgan vaqt davomida ushlab turish uchun muzlatilgan muhit kerak bo'ladi. Qubitni yaratish uchun zarur bo'lgan o'ta o'tkazuvchan materiallar mutlaq nolga (taxminan minus 272 Selsiy) sovutilishi kerak. Hisoblashdagi xatolarni kamaytirish uchun kubitlar fon shovqinidan ham himoyalangan bo‘lishi kerak.
Kvant kompyuterining ichki qismi chiroyli oltin qandilga o'xshaydi. Va, ha, u haqiqiy oltindan qilingan. Bu kvant chiplarini sovutadigan suyultiruvchi sovutgich boʻlib, kompyuter hech qanday maʼlumotni yoʻqotmasdan superpozitsiyalar yaratishi va kubitlarni chalkashtirib yuborishi mumkin.
Kvant kompyuteri bu kubitlarni boshqarilishi mumkin boʻlgan kvant mexanik xususiyatlarini koʻrsatadigan har qanday materialdan yasaydi. Kvant hisoblash loyihalari qubitlarni turli yo'llar bilan yaratadi, masalan, o'ta o'tkazuvchan simni aylantirish, elektronlarni aylantirish va fotonlarning ionlari yoki impulslarini ushlab turish. Bu kubitlar faqat suyultiriladigan muzlatgichda yaratilgan muzlashdan past haroratlarda mavjud.
Kvant hisoblash dasturlash tili
Kvant algoritmlari ma'lumotlarni tahlil qiladi va ma'lumotlarga asoslangan simulyatsiyalarni taklif qiladi. Bu algoritmlar kvantga yo'n altirilgan dasturlash tilida yozilgan. Tadqiqotchilar va texnologiya kompaniyalari tomonidan bir nechta kvant tillari ishlab chiqilgan.
Bular kvant hisoblash dasturlash tillarining bir nechtasi:
- QISKit: IBM tomonidan ishlab chiqarilgan Quantum Information Software Kit bu kvant dasturlarini yozish, simulyatsiya qilish va ishga tushirish uchun toʻliq stekli kutubxonadir.
- Q: Microsoft Quantum Development Kit tarkibiga kiritilgan dasturlash tili. Rivojlanish to'plami kvant simulyatori va algoritm kutubxonalarini o'z ichiga oladi.
- Cirq: Google tomonidan ishlab chiqilgan kvant tili, u sxemalarni yozish va bu sxemalarni kvant kompyuterlari va simulyatorlarda ishga tushirish uchun python kutubxonasidan foydalanadi.
- Forest: Rigetti Computing tomonidan yaratilgan, kvant dasturlarini yozuvchi va ishlaydigan dasturchi muhiti.
Kvant hisoblash uchun foydalanish
Haqiqiy kvant kompyuterlari soʻnggi bir necha yil ichida paydo boʻldi va faqat bir nechta yirik texnologiya kompaniyalarida kvant kompyuterlari mavjud. Ushbu texnologiya kompaniyalari orasida Google, IBM, Intel va Microsoft mavjud. Bu texnologiya yetakchilari turli muammolarni hal qilish uchun ishlab chiqaruvchilar, moliyaviy xizmatlar va biotexnologik firmalar bilan ishlamoqda.
Kvant kompyuter xizmatlarining mavjudligi va hisoblash quvvatining rivojlanishi tadqiqotchilar va olimlarga ilgari yechish imkonsiz bo'lgan muammolarga yechim topish uchun yangi vositalarni taqdim etadi. Kvant hisoblash aql bovar qilmaydigan hajmdagi maʼlumotlarni tahlil qilish, ushbu maʼlumotlarga oid simulyatsiyalar yaratish, yechimlarni ishlab chiqish va muammolarni hal qiluvchi yangi texnologiyalarni yaratish uchun ketadigan vaqt va resurslarni qisqartirdi.
Biznes va sanoat biznes yuritishning yangi usullarini oʻrganish uchun kvant hisoblashlaridan foydalanadi. Biznes va jamiyat uchun foydali boʻlishi mumkin boʻlgan kvant hisoblash loyihalaridan bir nechtasi:
- Aerokosmik sanoati havo harakatini boshqarishning yaxshiroq usullarini oʻrganish uchun kvant hisoblashlaridan foydalanadi.
- Moliyaviy va investitsiya firmalari moliyaviy investitsiyalarning tavakkalchiligi va daromadliligini tahlil qilish, portfel strategiyalarini optimallashtirish va moliyaviy oʻzgarishlarni hal qilish uchun kvant hisoblashlaridan foydalanishga umid qilmoqda.
- Ishlab chiqaruvchilar ta'minot zanjirlarini yaxshilash, ishlab chiqarish jarayonlarida samaradorlikni oshirish va yangi mahsulotlarni ishlab chiqish uchun kvant hisoblashlarini o'zlashtirmoqda.
- Biotexnologiya firmalari yangi dorilarni tezlashtirish yoʻllarini oʻrganmoqda.
Kvant kompyuterini toping va kvant hisoblash bilan tajriba o'tkazing
Ba'zi kompyuter olimlari ish stoli kompyuterida kvant hisoblashni taqlid qilish usullarini ishlab chiqishadi.
Dunyodagi koʻplab yirik texnologiya kompaniyalari kvant xizmatlarini taklif qiladi. Ish stoli kompyuterlari va tizimlari bilan birlashganda, bu kvant xizmatlari ish stoli kompyuterlari bilan kvant ishlovi murakkab muammolarni hal qiladigan muhit yaratadi.
- IBM IBM Q muhitini bulut orqali ishlatishingiz mumkin boʻlgan bir nechta haqiqiy kvant kompyuterlari va simulyatsiyalarga kirish imkoniyatini taqdim etadi.
- Alibaba Cloud kvant hisoblash bulut platformasini taklif etadi, unda siz maxsus tuzilgan kvant kodlarini ishga tushirishingiz va sinab koʻrishingiz mumkin.
- Microsoft Q dasturlash tili, kvant simulyatorlari va foydalanishga tayyor kod ishlab chiqish kutubxonalarini oʻz ichiga olgan kvant ishlab chiqish toʻplamini taklif etadi.
- Rigetti hozirda beta-versiyada boʻlgan kvant-birinchi bulut platformasiga ega. Ularning platformasi Forest SDK bilan oldindan sozlangan.
Kvant hisoblashlari boʻyicha kelajakdagi yangiliklar
Orzu shundan iboratki, kvant kompyuterlari hozirda juda katta va juda murakkab muammolarni, xususan, atrof-muhitni modellashtirish va kasalliklarga qarshi kurashish uchun standart uskuna yordamida hal qilish uchun.
Stol kompyuterlarida bunday murakkab hisob-kitoblarni bajarish va aql bovar qilmaydigan miqdordagi ma'lumotlarni tahlil qilish uchun joy yo'q. Kvant hisoblash eng katta katta ma'lumotlar to'plamini oladi va bu ma'lumotni ish stoli kompyuterida oladigan vaqtdan bir oz vaqt ichida qayta ishlaydi. Ish stoli kompyuteriga bir necha yil kerak bo'ladigan ma'lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilish kvant kompyuteriga bir necha kun vaqt oladi.
Kvant hisoblashlari hali boshlang'ich bosqichida, lekin u yorug'lik tezligida eng murakkab dunyo muammolarini hal qilish imkoniyatiga ega. Kvant hisoblashlari qanchalik o'sishi va kvant kompyuterlarining mavjudligi haqida hamma taxmin qiladi.
