Modellen simuleres ved, at D-Bølge Illustration: D-Bølge
Et kommercielt tilgængelige “kvantecomputer” har været på markedet siden 2011, men det er kontroversielt. D-Wave-maskinen er ikke noget som andre kvante-computere, og indtil for nylig har forskere tvivlede på, at det var selv virkelig quantum. Men selskabet har udgivet en ny vigtige resultat, at der i en del indser, Richard Feynman ‘ s oprindelige drømme for en kvantecomputer.
Forskere fra D-Bølge meddelte, at de har simuleret en stor kvantemekaniske system med deres 2000Q maskine, som hovedsagelig er en terning af forbundet bar magneter. D-Bølge kan ikke tage den futuristiske, for det meste ikke-fysik-relaterede mål, at mange mennesker har for kvante-computere, såsom at finde løsninger inden for medicin, internetsikkerhed, og kunstig intelligens. Heller ikke det virker på samme måde som resten af konkurrencen. Men det er nu leverer reelle fysik resultater. Det at simulere en quantum system.
I almindelige computere, ethvert problem bliver oversat til arrays af kontrollerbare, to-valg skifter, eller bits. I kvantecomputere, i stedet for problemer, der er oversat til qubits—disse to valg skifter overholde reglerne, kvantemekanik, så enkelt switche kan tage på en kombination af stater og to eller flere fjern-switche kan blive viklet ind således, at deres fælles resultater er afhængige af hinanden. Det endelige svar er stadig bare nuller og ettaller.
D-Wave ‘ s computere, der ikke helt fungerer på den måde selv. I stedet, det er, som om alle disse quantum switche er lille bar magneter med en programmerbare elektriske felt og det magnetiske strøm til at styre dem. Løsning af problemer på disse computere indebærer at give qubits en startværdi, at se dem udvikle sig i området over tid, og så se hvad der kommer ud. I fortiden, nogle har kritiseret, D-Wave for at hævde, at dens computeren kunne gøre mere end det, det virkelig kunne. Nu D-Bølge har vist, at den maskine, der virkelig er quantum, men begrænset i sin funktionalitet.
D-Wave-computer er ikke en universel kvantecomputer. I fremtiden, så en computer kan bryde de koder, der krypterer offentlige data, og vil være fuldt programmerbar. D-Bølge, i mellemtiden, er en meget støjende system, der ikke kan køre algoritmer i den måde, hvorpå konkurrencen computere kan. Men i dette tilfælde, at det gjorde ikke noget. D-Bølge forskere fundet et fysik-problem, at deres maskine var velegnet til at undersøge: magnetiske materialer, er ikke overraskende.
Her, forskerne simulerede et stort quantum system—betydning, selv om deres computer er qubits er løkker af superledende tråd, kunne de bruge den til at forudsige adfærd af et helt andet system, en terning af partikler i et magnetfelt.
“Disse resultater er en bekræftelse på, at processorer, som vi har gennemført indeholde fysik, som vi sagde, var der alle sammen,” D-Bølge videnskabsmand Richard Harris fortalte Gizmodo. “Det, vi har vist, er, at man kan integrere en meget anderledes quantum system ind i vores processor, og det virker stadig. Således, D-Wave-processorer er både kvantemekaniske og fleksibel nok til at simulere andre systemer.”
Du kan blive fortrolig med den egenskab af “spin”, som viser, at partikler i det mindste bar magneter. Man kunne forestille sig en kubisk krystal fremstillet af partikler med disse to valg i træk. Derefter kan du forestille dig disse ture at tage på en af de tre magnetiske faser: random, på linie med et eksternt magnetisk felt, eller skiftevis. Forskerne har kortlagt D-Wave ‘ s qubits på en kubisk krystal otte partikler til en side, og simuleret, hvordan det vil skifte mellem disse magnetiske faser. De har offentliggjort deres resultater i tidsskriftet Science.
Dette kan lyde, er esoterisk, men det er interessant, at fysikere og folk i quantum computing område, fordi det er virkelig simulering af kvantemekanikken arbejder på en stor skala, som udformet af Richard Feynman i begyndelsen af 1980’erne.
“Denne form for simulering er noget, som deres arkitektur er velegnet til at gøre,” Aram Harrow, MIT fysik professor, der ikke er involveret i undersøgelsen, fortalte Gizmodo. “Forfatterne fortjener kredit for at gøre dette kreative forbindelse. Det er også vigtigt, fordi det er en meget større quantum simulering, end der har været kørt på mindre universel kvantecomputer.”
“Jeg tror, det er det mest spændende resultat, at D-Bølge har produceret til dato, og det dybest set opfylder Feynman’ s drøm af en quantum simulator,” en anden fysiker, Helmut Katzgraber fra Texas A&M, fortalte Gizmodo.
Men Katzgraber, Harrow, og selv Harris alle fortalte mig det samme: at D-Wave er ikke en generel quantum simulator, og er bedst til at simulere systemer som disse—samlinger af partikler med to kvantetilstande i et magnetisk felt.
I sidste ende, der simulerer quantum fysik er et af flere mål for kvante-computere. Andre håber quantum computere’ unikke arkitekturer kan være nyttige for kunstig intelligens, cybersecurity, modellering, hvordan komplekse molekyler opfører sig på at skabe nye lægemidler og andre svære problemer. D-Bølge computere er til salg, sikker, men de er ikke blevet anvendt til disse formål bare endnu. Hovedsagelig, folk bruger dem til at forskning ikke-fysik problemer, der kan løses bedre på en D-Wave ‘ s quantum computer end en almindelig computer.
Men simulerer en kompleks fysik-system er en vigtig start—og Feynman ville være glade for.