2012 m., Sėdėdamas karštame baseine, fizikas Sethas Lloydas pasiūlė kvantinę interneto programą „Google“kūrėjams Sergejui Brinui ir Larry Page. Jis tai pavadino „Quoogle“: paieškos varikliu, naudojančiu matematiką, pagrįstą subatominių dalelių fizika ir rodančia rezultatus nežinant pačių užklausų. Tokiam šuoliui prireiktų visiškai naujo tipo atminties - vadinamosios QAMM arba kvantinės laisvosios kreipties atminties.
Nors idėja suintrigavo Briną ir Page, jie jos atsisakė, Lloydas pasakojo „Gizmodo“. Anot jo, jie jam priminė, kad jų verslo modelis yra pagrįstas žinant viską apie visus.
- „Salik.biz“
Tačiau KOSU, kaip idėja, nemirė. Šiuolaikiniai kompiuteriai gerai įsimena informaciją milijardais bitais, dvejetainiais skaitmenimis, lygiais nuliui arba vienetui. RAM arba laisvosios kreipties atmintis trumpą laiką saugo informaciją silicio mikroschemose, kiekvienai informacijos daliai priskirdami tam tikrą adresą, kurį galima pasiekti atsitiktine tvarka ir bet kokia tvarka, kad vėliau būtų galima tą informaciją nurodyti. Tai daro kompiuterį žymiai greitesnį, nes jis leidžia jūsų nešiojamajam ar mobiliajam telefonui iš karto patekti į atmintyje saugomus duomenis, kuriuos dažnai naudoja programos, o ne ieškoti jo saugykloje, o tai yra daug lėčiau. Bet kada nors ateityje kompiuterio procesoriai gali būti atstumti ar papildyti kvantiniais kompiuterių procesoriais, mašinomis, galinčiomis įterpti milžiniškas duomenų bazes.mašinų mokymasis ir dirbtinis intelektas. Kvantiniai kompiuteriai vis dar yra nauja technologija, tačiau jei jie kada nors sugebės vykdyti šiuos galimai pelningus algoritmus, jiems reikės visiškai naujo prieigos prie RAM būdo. Jiems reikės KŪNO.
„KRAM gali būti nepaprasta programa, dėl kurios kvantiniai įrenginiai iš„ Google “ir IBM yra akimirksniu naudingi“, - Lloyd pasakojo Gizmodo.
Klasikiniai kompiuteriai, tokie kaip „ThinkPad“, „Iphone“ir galingiausi superkompiuteriai, atlieka visas savo operacijas versdami duomenis į vieną ar kelis bitų, nulių ir jų derinius. Bitai sąveikauja tarpusavyje, galiausiai sukurdami kitą nulių ir vienetų derinį. Kvantiniai kompiuteriai taip pat sukuria galutinį rezultatą vienetų ir nulių pavidalu. Tačiau skaičiuojant jų kvantiniai bitai arba kvotos susisieja tarpusavyje nauju būdu per tuos pačius fizikos dėsnius, kurie valdo elektronus. Užuot buvusi lygi nuliui ar vienai, skaičiuojant kiekvieną kvbitą galima naudoti abi, naudojant matematinę lygtį, kuri užkoduoja tikimybę gauti nulį arba vieną tik tada, kai išbandote jo vertę. Keli kvitai naudoja sudėtingesnes lygtis,kurios nurodo kvadrato reikšmes kaip pavienius matematinius objektus. Rezultatas yra viena ar kelios galimos dvejetainės eilutės, kurių galutinė vertė nustatoma pagal lygčių tikimybes.
Šis keistas matematinis požiūris - kvotos išlieka lygtimis, kol jas neskaičiuojate, ir tada jos vėl atrodo kaip bitai, tačiau jų reikšmės taip pat gali apimti atsitiktinumo elementą - leidžia išspręsti problemas, tradiciškai sudėtingas kompiuteriams. Vienas iš tokių iššūkių yra didelių skaičių suskaidymas į pirminius skaičius, kurie sulaužo algoritmus, naudojamus dideliam kiekiui šifruotų duomenų saugoti - tai plėtra, kuri gali būti „katastrofiška“kibernetiniam saugumui. Tai taip pat gali būti naujas būdas apdoroti didelius duomenų rinkinius, pavyzdžiui, naudojamus mašininiame mokyme (pvz., Pažangias veido atpažinimo sistemas).
Kvantiniai kompiuteriai vis dar nėra geresni nei įprasti kompiuteriai. IBM suteikia mokslininkams ir verslininkams prieigą prie veikiančio 20 kbitų procesoriaus, o „Rigetti“- 19 kvbitų procesoriaus, o tradiciniai superkompiuteriai gali imituoti kvantines galias iki 50 kvbitų. Nepaisant to, fizikas Johnas Preskilas neseniai paskelbė, kad technologijos žengia į naują erą, kurioje kvantiniai kompiuteriai netrukus bus naudingi ne tik linksmiems fizikos eksperimentams. JAV vyriausybė rimtai vertina kvantines technologijas dėl jų svarbos kibernetiniam saugumui, o daugelis fizikų ir programuotojų ieško jiems naujų nišų.
Daugelis tyrėjų taip pat tikisi rasti kvantinių kompiuterių pritaikymo dirbtiniam intelektui ir mašinų mokymuisi taikymą naudojant kvantinius algoritmus. Tokie algoritmai yra sudėtingi ir apima daug informacijos, todėl reikalinga kvantinė alternatyva RAM: qRAM.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kvantinė RAM nėra milijardai bitų, kaupiamų keliose kvotose. Vietoj to, tai yra būdas kvantiniams kompiuteriams pritaikyti savo kvantines operacijas dideliems duomenų, rastų kompiuterinio mokymosi problemoms, sąrašams. Galų gale įprastą laisvosios kreipties atmintį sudaro duomenys, reikalingi programoms vykdyti, o programos prieina prie jos nurodydamos bitų adresą - tokiu pat būdu galite gauti ląstelių sumą rašydami (A2 + B2), o ne kiekvieną kartą įvesdami skaičius. rankiniu būdu. Kvantiniai algoritmai turės pasiekti įprastą laisvosios kreipties atmintį kvantiniame lygmenyje - pačia primityviausiąja prasme jie sukuria superpoziciją, kurioje ląstelė yra ir A2, ir B2 tuo pačiu metu, ir tik tada, atlikus skaičiavimą, parodoma arba A2, arba B2 vertė. Apie atmintį, kaip tokią, nėra nieko kvantinio - kvantas yra būdas, kuriuo jūs prieinate ir naudojate.
Tiesą sakant, jei turite daug saugomų duomenų - kaip, pavyzdžiui, duomenų bazėse, skirtose mokymų pokalbių programoms -, tada gali būti kvantinis algoritmas, kuris gali padaryti daugiau nei įprastas kompiuteris, kai reikia ieškoti duomenų ar pranešimo apie ką nors svarbaus. … Tai gali būti labai pelninga finansų pramonei, taip pat tokioms įmonėms kaip „Google“, ir, žinoma, tam reikės kvantinės RAM.
Straipsnyje apie QRAM, kurį prieš dešimt metų parašė Lloydas ir jo komanda, buvo aprašytas vienas būdas pasiekti tik tuos atminties adresus, kurių reikia superpozicijai, naudojant tai, ką jie vadino „kvantine ugnies grandine“. Iš esmės, kadangi kiekvienas RAM adresas yra tik bitų seka, jis gali būti laikomas šakojančiu medžiu, kuriame kiekviena kvadratas yra rodyklė, nurodanti kompiuteriui pasukti į kairę arba į dešinę. Tai veikia ir įprastuose kompiuteriuose, tačiau tik du pasirinkimus turintis kvantinis kompiuteris kiekviename žingsnyje neišvengiamai įsiterps į papildomus kelius, galiausiai sukeldamas neįtikėtinai didelę ir trapią kvantinę būseną, kuri gali lengvai sugriūti ne kvantinėje aplinkoje. Lloydas ir jo kolegos pasiūlė medžio struktūrą,kuriame kiekviena šaka automatiškai laikoma budėjimo režime, leidžianti kompiuteriui judėti tik dešine arba kaire šaka (puse), kad būtų galima pasiekti norimą atmintį, neįvesdama nereikalingos informacijos. Skirtumas yra gana techninio pobūdžio, tačiau jis skirtas žymiai sumažinti galią, reikalingą šios rūšies problemoms išspręsti mokantis mašinų.
„Daugumai tyrimuose naudojamų algoritmų reikia tam tikros kvantinės atminties“, - komentavo Gizmodo Kanados Vaterlo universiteto mokslininkė Michelle Mosca, kuri taip pat tyrė kvantinę atmintį. "Viskas, kas sumažina naudojamos kvantinės RAM kainą, taip pat gali žymiai sutrumpinti laiką iki kasdieninių kvantinių kompiuterių atsiradimo."
Bet mes vis dar esame labai, labai ankstyvame kvantinio programavimo kūrimo etape. Šiandien tai, kaip seni kompiuteriai prisimena informaciją, atrodo beveik juokinga. RAM sudarė magnetinėmis kilpomis, sujungtomis laidais, kur kiekviena kilpa atitiko vieną bitą, o ritės magnetinio lauko orientacija atspindėjo jo prasmę. Pirmasis komerciškai prieinamas amerikiečių kompiuteris UNIVAC-I buvo žinomas kaip duomenų kaupimas, konvertuojant elektrinius impulsus į garso bangas naudojant skystą gyvsidabrį. Ta atmintis neturėjo atsitiktinės prieigos - bet kuriuo metu negalėjote gauti norimų duomenų, bet tik tokia tvarka, kokia ji buvo saugoma. Ir buvo laikoma pažangiausia technologija.
„Tai buvo meno kūrinys“, - paaiškino Kompiuterių istorijos muziejaus kuratorius Chrisas Garcia. "Tuo metu jie bandė viską, ką galėjo, ir tikėjosi, kad dalis to pavyks." Tuo metu tokie sprendimai buvo pranašesni už visus ankstesnius. Šiandien kompiuteriai atmintį saugo mikroschemose, pagamintose iš specialios medžiagos, vadinamos „puslaidininkiais“, ir tai tapo įmanoma ne tik dėl mokslo pažangos, bet ir dėl procesų, dėl kurių silicio saugojimas tapo daug pigesnis nei saugojimas iš mažų magnetinių ritinių.
Kaip atrodys kvantinė atmintis? Greičiausiai ne taip, kaip Lloydas ir kolegos įsivaizdavo. Praėjusių metų konferencijoje fizikai juokavo, kad kvantinio skaičiavimo laukas gali virsti kitu skysto gyvsidabrio rezervuarų analogu. Be abejo, turėsime naujų technologinių ir matematinių laimėjimų, kurie optimizuos kompiuterius ir jų informacijos kaupimo metodus.
Lloydas su tuo sutiko. „Aš norėčiau, kad kas nors skleistų mūsų idėją“, - sakė jis. "Jei galėtume įprastą informaciją paversti kvantine būsena, tai būtų nuostabi kvantinių kompiuterių taikymas per trumpą laiką". Galų gale, kompiuteriai yra ne tik jų galimybė vykdyti išgalvotus algoritmus. Jie įgalina šiuos algoritmus naudoti duomenims apdoroti ir tvarkyti, kad būtų sukurta kažkas naudingo.
Ir galbūt kažkada tikrai naudosime kvantinę „Google“.
Ryanas F. Mandelbaumas