Quantum Computing
komputasi kuantum mungkin menjadi masa depan yang paling pusat data high-end. Hal ini karena, karena permintaan untuk cerdas memproses pertumbuhan volume data online tumbuh, sehingga batas-batas mikroprosesor chip silikon semakin akan dicapai. Cepat atau lambat juga akan menjadi mustahil untuk miniaturirasi komponen komputasi tradisional lebih lanjut dan karenanya untuk terus mencapai tahun ke tahun peningkatan daya komputer. Hari ini, mikroprosesor Intel terbaru didasarkan pada proses industri yang dapat menghasilkan transistor hanya 22 nanometer lebar. kemajuan lebih lanjut dalam teknologi ini masih mungkin. Tapi di beberapa titik miniaturisasi akan memukul batas fisik transistor hanya beberapa atom dalam ukuran hanya tidak akan bisa berfungsi.
Masukkan komputasi kuantum - ilmu yang muncul yang secara harfiah melampaui hukum fisika konvensional. Selama beberapa dekade berikutnya, komputasi kuantum bisa menjadi pengembangan berikutnya gelombang untuk memberikan daya komputer baik di luar pemahaman saat ini. Hari ini, kita semua semakin cor data digital bayangan setiap kali kita menggunakan internet, atau bahkan ketika kita melewati CCTV atau kamera lain yang terhubung ke dalam sistem pengenalan visi. Saat ini tidak ada cukup cara untuk memproses semua data bahwa setiap orang di planet ini menghasilkan. Tapi seperti komputer kuantum tiba, kesempatan untuk melakukan hal ini mungkin tiba. Baca terus untuk mengetahui lebih lanjut tentang komputasi kuantum - dan / atau menonton Menjelaskan Quantum Computing video saya.
DARI BITS UNTUK qubit
komputer konvensional dibangun dari chip silikon yang mengandung jutaan atau miliaran transistor miniatur. Masing-masing dapat diaktifkan "on" atau "off" untuk mewakili nilai baik "1" atau "0". komputer konvensional kemudian menyimpan dan mengolah data menggunakan "binary digit" atau "bit". Sebaliknya, komputer kuantum bekerja dengan "bit kuantum" atau "qubit". Ini diwakili dalam perangkat keras menggunakan negara mekanika kuantum daripada transistor yang berubah "on" atau "off". Misalnya, komputer kuantum dapat menggunakan arah spin atom tunggal untuk mewakili masing-masing qubit, atau alternatif arah spin dari elektron tunggal atau orientasi polarisasi foton. Namun desain komputasi kuantum lainnya superkeren logam langka untuk memungkinkan qubit untuk diwakili oleh spin kuantum medan magnet kecil.
Karena hukum yang aneh mekanika kuantum, qubit individu dapat mewakili nilai "1", "0" atau kedua nomor secara bersamaan. Hal ini karena partikel sub-atom digunakan sebagai qubit bisa eksis di lebih dari satu negara - atau "superposisi" - tepat pada titik yang sama dalam waktu. Dengan melampirkan probabilitas untuk masing-masing negara, qubit tunggal karena dapat memproses berbagai nilai-nilai. Pada gilirannya, ini memungkinkan komputer kuantum menjadi lipat lebih kuat daripada, rekan-rekan murni digital konvensional mereka.
Fakta bahwa qubit lebih "pap probabilitas" dari definitif, kepastian hitam-putih ini sangat aneh. Melempar koin dan tidak bisa datang kedua kepala dan ekor secara bersamaan, namun keadaan kuantum dari qubit dapat di beberapa indera melakukan hal itu. Oleh karena itu tidak mengherankan bahwa ahli fisika nuklir terkenal Niels Bohr pernah menyatakan bahwa "siapa saja yang tidak terkejut dengan teori kuantum belum mengerti itu!"
Hal lain yang sangat aneh adalah bahwa proses langsung mengamati qubit sebenarnya akan menyebabkan negara untuk "runtuh" ke satu atau lain dari superposisi nya. Dalam prakteknya ini berarti bahwa, ketika data dibaca dari qubit, hasilnya akan baik "1" atau "0". Ketika digunakan untuk menyimpan sejumlah potensi yang tak terbatas dari data "tersembunyi" kuantum, qubit dapat karena itu tidak pernah secara langsung diukur secara. Ini berarti bahwa komputer kuantum perlu menggunakan beberapa qubit mereka sebagai "gerbang kuantum" yang pada gilirannya akan memanipulasi informasi yang disimpan dan diproses di qubit tersembunyi lainnya yang tidak pernah secara langsung diukur atau diamati.
Karena qubit dapat digunakan untuk menyimpan dan proses bukan hanya nilai-nilai digital dari "1" dan "0", tetapi juga banyak warna abu-abu di antara, komputer kuantum memiliki potensi untuk melakukan pengolahan paralel masif. Ini berarti bahwa komputer kuantum akan sangat efektif dalam melakukan tugas-tugas - seperti pengenalan visi, diagnosa medis, dan bentuk lain dari pengolahan kecerdasan buatan - yang dapat bergantung pada yang sangat kompleks cara pencocokan pola kegiatan di luar kemampuan kedua komputer tradisional dan paling manusiawi makhluk.
QUANTUM COMPUTING PERINTIS
OK, komputasi sehingga kuantum mungkin terdengar sangat teoritis (dan memang saat ini banyak sebenarnya!). Namun, praktis penelitian komputasi kuantum sekarang sangat banyak di bawah jalan. Mungkin terutama, kembali pada tahun 2007 sebuah perusahaan Kanada yang disebut D-Wave mengumumkan apa yang digambarkan sebagai "pertama komputer kuantum komersial di dunia". Hal ini didasarkan pada prosesor 16 qubit - Rainer R4.7 - terbuat dari niobium logam langka super dingin ke dalam keadaan superkonduktor. Kembali pada tahun 2007, D-Wave menunjukkan komputer kuantum mereka melakukan beberapa tugas termasuk bermain Sudoku dan menciptakan rencana tempat duduk yang kompleks.
Banyak orang pada saat itu agak skeptis klaim D-Wave. Namun, pada bulan Desember 2009, Google mengungkapkan bahwa itu telah bekerja dengan D-Wave untuk mengembangkan algoritma komputasi kuantum untuk tujuan pengenalan gambar. Percobaan telah termasuk menggunakan komputer kuantum D-Wave untuk mengenali mobil di foto, lebih cepat daripada yang mungkin menggunakan komputer konvensional di pusat data Google. Sekitar waktu ini, ada juga pengumuman dari IBM bahwa itu rededicating sumber daya untuk penelitian komputasi kuantum dalam "harapan bahwa dorongan lima tahun [akan] menghasilkan perbaikan nyata dan mendalam".
Pada tahun 2011, D-Wave meluncurkan sepenuhnya komersial, 128-qubit komputer kuantum. Disebut D-Wave One, ini digambarkan oleh perusahaan sebagai "sistem komputasi kinerja tinggi yang dirancang untuk masalah industri yang dihadapi oleh nasib 500 perusahaan, pemerintah dan akademisi". prosesor 128 qubit super-cooled D-Wave seseorang ditempatkan di dalam sistem kriogenik dalam ruang terlindung 10 meter persegi. Lihat saja gambar di sini dan Anda akan melihat ukuran tipis dari hal yang relatif manusia. Saat peluncuran, D-Wave Satu biaya $ 10 juta. Pertama D-Wave One dijual kepada US aerospace, keamanan dan militer raksasa Lockheed Martin pada Mei 2011.
D-Wave samping, tim peneliti lain juga membuat mengejutkan kemajuan komputasi kuantum. Misalnya, pada bulan September 2010, Pusat Quantum Photonics di Bristol di Inggris melaporkan bahwa mereka telah menciptakan sebuah chip kuantum fotonik baru. Ini mampu beroperasi pada suhu normal dan tekanan, bukan di bawah kondisi ekstrim diperlukan oleh D-Wave One dan paling hardware komputasi kuantum lainnya. Menurut orang yang bertanggung jawab - Jeremy O'Brien - Chip baru timnya dapat digunakan sebagai dasar dari sebuah komputer kuantum mampu mengungguli komputer konvensional "dalam waktu lima tahun".
tonggak komputasi kuantum lain yang signifikan dilaporkan pada bulan Januari 2011 oleh tim dari Oxford University. Berikut medan magnet yang kuat dan suhu rendah digunakan untuk nge-link - atau "quantumly melibatkan" - elektron dan inti dari banyak atom fosfor besar di dalam kristal silikon yang sangat murni. Setiap elektron terjerat dan inti kemudian bisa berfungsi sebagai qubit. Kebanyakan mengejutkan, sepuluh miliar qubit quantumly terjerat diciptakan secara bersamaan. Jika cara yang ditemukan untuk menghubungkan bersama-sama, yayasan akan telah diletakkan untuk mesin komputasi yang sangat kuat. Dibandingkan dengan 128 qubit D-Wave One, komputer masa depan dengan bahkan sebagian kecil dari kapasitas 10 miliar qubit jelas bisa memiliki tingkat harfiah dimengerti dari kekuatan pemrosesan.
THE QUANTUM ROAD DEPAN
komputasi kuantum adalah bidang yang sangat kompleks dan membingungkan dengan potensi luar biasa (meskipun begitu juga mikroelektronika pada 1970-an dan kita semua sekarang mengambil untuk diberikan!). Untuk gambaran teknis jauh lebih dari topik, mencoba membaca gambaran ini dari Stanford University. Anda juga mungkin ingin melihat halaman Quantum Computing IBM, kunjungi Australia Centre of Excellence untuk Quantum Perhitungan dan Teknologi Komunikasi, atau browsing-on-ke D-Wave Gambaran Teknologi. Sadarilah, bagaimanapun, bahwa menggali setiap dan semua sumber daya ini mungkin membuat kepala Anda sakit!
Pada akhirnya, beberapa perusahaan dan individu akan pernah memiliki sebuah komputer kuantum. Namun demikian, dalam satu dekade atau dua perusahaan yang paling dan individu sangat mungkin untuk secara teratur mengakses komputer kuantum dari awan. Tidak sedikit ini karena salah satu aplikasi utama pertama dari komputasi kuantum akan di keamanan online dan enkripsi data. Hari ini, semua sistem keamanan online mengandalkan perhitungan bilangan prima bahwa komputer kuantum yang berpotensi sangat baik di memang. Cukup segera, siapa pun dengan komputer kuantum akan karena itu secara teoritis dapat menggunakannya untuk memecahkan keamanan pada setiap rekening bank atau sumber daya komputasi awan. Satu-satunya cara untuk mencegah hal ini akan melindungi dan mengenkripsi semua sumber daya online dengan gateway keamanan kuantum. Permintaan untuk setiap bank dan penyedia cloud untuk berinvestasi dalam komputer kuantum - jika hanya untuk keperluan enkripsi - karena itu cenderung meroket setelah bergerak teknologi luar tahap percobaan yang saat ini agak mahal dan rumit. Hampir pasti menandakan potensi pentingnya komputasi kuantum dalam kode-keputusan dan pemecahan kode, pada bulan Maret 2012, Pusat Keamanan Nasional di Amerika Serikat mengumumkan bahwa mereka menghabiskan $ 2 milyar pada pusat data yang sangat-diperkaya dengan komputer kuantum 512 qubit.
wilayah aplikasi lain utama untuk komputasi kuantum akan dalam pengolahan Big Data. Sebagai volume data digital yang dihasilkan di Planet Bumi terus berkembang expotentially, sehingga potensi yang signifikan untuk menghasilkan bisnis dan nilai sosial melalui interlinkage wawasan nya. Sementara teknologi seperti Hadoop saat memungkinkan kemajuan dalam pengolahan data set besar, mungkin juga menjadi pengembangan komputer kuantum yang benar-benar mendorong skala besar analisis Big Data ke mainstream.
Daripada menyimpan informasi sebagai 0s atau 1s komputer konvensional lakukan, sebuah komputer kuantum menggunakan qubit - yang dapat menjadi 1 atau 0 atau keduanya pada waktu yang sama. Ini "superposisi kuantum", bersama dengan efek kuantum dari belitan dan tunneling kuantum, memungkinkan komputer kuantum untuk mempertimbangkan dan memanipulasi semua kombinasi bit secara bersamaan, membuat komputasi kuantum kuat dan cepat.
Bagaimana D-Wave Systems Kerja
komputasi kuantum menggunakan pendekatan yang sama sekali berbeda dari komputasi klasik. Sebuah analogi yang berguna adalah berpikir dari lanskap dengan pegunungan dan lembah.
Memecahkan masalah optimasi dapat dianggap sebagai berusaha untuk menemukan titik terendah di lanskap ini. Setiap solusi yang mungkin dipetakan ke koordinat pada lanskap, dan ketinggian lanskap adalah "energi" atau "biaya" dari solusi pada saat itu. Tujuannya adalah untuk menemukan titik terendah pada peta dan membaca koordinat, karena hal ini memberikan energi terendah, atau solusi optimal untuk masalah ini.
komputer klasik menjalankan algoritma klasik hanya bisa "berjalan di atas lanskap ini". komputer kuantum dapat terowongan melalui lanskap sehingga lebih cepat untuk menemukan titik terendah. Prosesor D-Wave menganggap semua kemungkinan secara bersamaan untuk menentukan energi terendah yang diperlukan untuk membentuk hubungan mereka. komputer mengembalikan banyak jawaban yang sangat baik dalam waktu singkat - 10.000 jawaban dalam satu detik. Hal ini memberikan pengguna tidak hanya solusi optimal atau jawaban tunggal, tetapi juga alternatif lain untuk memilih dari.
sistem D-Wave menggunakan "kuantum anil" untuk memecahkan masalah. anil Quantum "lagu" qubit dari negara superposisi mereka ke keadaan klasik untuk kembali set jawaban mencetak gol untuk menunjukkan solusi yang terbaik.
Pemrograman D-Wave
Untuk program sistem pengguna memetakan masalah mereka ke pencarian ini untuk titik terendah. Sebuah antarmuka pengguna dengan komputer kuantum dengan menghubungkan untuk itu melalui jaringan, seperti yang Anda lakukan dengan komputer tradisional. masalah pengguna akan dikirim ke antarmuka server, yang ternyata program optimasi ke dalam kode mesin untuk diprogram dalam chip. Sistem kemudian mengeksekusi "instruksi mesin kuantum" dan hasilnya kembali ke pengguna.
sistem D-Wave dirancang untuk digunakan dalam hubungannya dengan komputer klasik, sebagai "kuantum co-processor".
kemampuan
produk unggulan D-Wave, 1000-qubit D-Wave 2X komputer kuantum, adalah komputer kuantum yang paling maju di dunia. Hal ini didasarkan pada jenis novel prosesor superkonduktor yang menggunakan mekanika kuantum besar-besaran mempercepat perhitungan. Hal ini paling cocok untuk menanggulangi masalah optimasi yang kompleks yang ada di berbagai domain seperti:
optimasi
Pembelajaran mesin
Pola Pengakuan dan Anomaly Detection
Analisa keuangan
Software / Hardware Verifikasi dan Validasi
EmoticonEmoticon