Das Modell simuliert durch die D-Welle Abbildung: D-Wave
Ein handelsübliches “Quanten-computer” wurde auf dem Markt seit 2011, aber es ist umstritten. Der D-Wave-Maschine ist nichts wie die anderen Quanten-Computer, und bis vor kurzem haben Wissenschaftler bezweifelte, dass es war auch wirklich quantum an alle. Aber das Unternehmen hat veröffentlicht eine wichtige neue Folge, eine, die in Teil erkennt Richard feynmans anfängliche Träume für einen Quantencomputer.
Wissenschaftler von D-Wave angekündigt, Sie haben simuliert eine große quantenmechanischen Systems mit Ihren 2000Q Maschine—im wesentlichen ein Würfel mit angeschlossener bar Magneten. Der D-Wave nicht nehmen, auf die futuristischen, vor allem nicht-Physik-bezogenen Ziele, die viele Menschen für Quanten-Computer, wie die Suche nach Lösungen in der Medizin, der cybersecurity und der künstlichen Intelligenz. Noch tut es auf die gleiche Weise arbeiten wie der rest der Konkurrenz. Aber es ist nun eine echte Physik-Ergebnisse. Es ist die Simulation eines quantenmechanischen Systems.
In regelmäßigen Computer, jedes problem wird übersetzt in arrays von steuerbaren, zwei-Wahl-Schalter, oder bits. In der Quanten-Computer, anstatt, Probleme übersetzt werden in die quantenbits—diese zwei-Wahl-Schalter gehorchen den Regeln der Quantenmechanik, so dass einzelne switches kann auf eine Kombination von Staaten und zwei oder mehreren entfernten switches können miteinander verschränkt, so dass Ihre gemeinsamen Ergebnisse sind aufeinander angewiesen. Die Letzte Antwort ist nur noch Nullen und Einsen.
D-Wave-Computer nicht ganz so funktioniert, obwohl. Stattdessen, es ist, als ob alle diese Quanten-Schalter sind kleine bar Magnete mit einer programmierbaren elektrischen Feld und der magnetische Strom, um Sie zu kontrollieren. Die Lösung von Problemen auf diesen Computern schließt ein, dass die qubits einen ersten Wert, beobachtete Sie entwickeln sich in dem Gebiet im Laufe der Zeit, und dann sehen, was dabei heraus kommt. In der Vergangenheit, einige haben kritisiert, D-Welle, die behauptet, dass Ihr computer kann mehr, als es eigentlich könnte. Jetzt D-Wave hat gezeigt, dass die Maschine wirklich ist quantum, aber begrenzt in seiner Funktionalität.
Der D-Wave-computer ist kein universeller Quantencomputer. In der Zukunft, wie ein computer könnte brechen die codes, die verschlüsselt auf öffentliche Daten, und wäre voll programmierbar. Der D-Wave, mittlerweile ist eine sehr geräuschvolle system, dass kann nicht laufen algorithmen, die in der Weise der Konkurrenz die Computer kann. Aber in diesem Fall war es egal. D-Wave-Wissenschaftler fanden ein Physik-problem, dass Ihre Maschine war gut geeignet, um zu studieren: magnetische Materialien, überraschend.
Hier werden die Wissenschaftler simulierten ein großes quantum-system ist, das bedeutet, auch wenn Ihre computer-qubits sind Schleifen von supraleitenden Draht, Sie könnten es verwenden, um vorherzusagen, das Verhalten ein ganz anderes system, ein Würfel von Teilchen in einem magnetischen Feld.
“Diese Ergebnisse sind eine Bestätigung, dass die Prozessoren, die wir eingeführt haben, enthalten die Physik, dass wir sagten, die ganze Zeit da war,” D-Wave-Wissenschaftler Richard Harris sagte Gizmodo. “Was wir gezeigt haben ist, dass man einbetten kann ein sehr unterschiedliches quantum Systems in unseren Prozessor-und es funktioniert immer noch. So, die D-Wave-Prozessoren sind sowohl quantenmechanische und flexibel genug, um zu simulieren, anderen Systemen.”
Könnten Sie vertraut sein mit der Eigenschaft “spin”, welches sich Partikel in der kleinsten bar Magneten. Könnten Sie sich vorstellen, ein kubischer Kristall aus Teilchen mit dieser zwei-Wahl-spins. Dann könnten Sie sich vorstellen, diese Drehungen, wobei auf einer der drei magnetischen Phasen: zufällige, abgestimmt mit einem externen magnetischen Feld, oder abwechselnd. Die Wissenschaftler kartierten die D-Wave-qubits auf einen kubischen Kristall, acht Teilchen auf einer Seite, und simuliert, wie es wäre, wechseln zwischen diesen magnetischen Phasen. Sie veröffentlichten Ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.
Das klingt vielleicht esoterisch, aber es ist interessant für Physiker und Leute in der Quanten-computing, weil es ist wirklich simulieren von Quanten-mechanik arbeiten auf einer großen Skala, entwickelt von Richard Feynman, der in den frühen 1980er Jahren.
“Diese Art von simulation ist etwas, was Ihre Architektur ist gut geeignet, um zu tun,” Aram Harrow, MIT Physik-professor in der Studie nicht beteiligt, sagte Gizmodo. “Den Autoren gebührt Anerkennung für diese kreative Verbindung. Es ist auch wichtig, weil es ein viel größeres quantum simulation als auf kleinere Universelle Quantencomputer.”
“Ich denke, es ist das spannendste Ergebnis, dass D-Wave hat produziert to date und es im Grunde erfüllt Feynman ‘s dream of a quantum simulator”, ein anderer Physiker, Helmut Katzgraber von der Texas A&M, sagte Gizmodo.
Aber Katzgraber, Egge und sogar Harris alle sagten mir das gleiche: dass die D-Wave ist nicht eine Allgemeine quantum simulator, und ist am besten bei der Simulation von Systemen wie diese—Sammlungen von Partikeln mit zwei quantenzustände in einem magnetischen Feld.
Letztlich simulieren von Quanten-Physik ist eines von mehreren Zielen von Quanten-Computern. Andere hoffen, Quantencomputer’ einzigartige Architekturen, die nützlich sein könnten für künstliche Intelligenz, Cyber-Sicherheit, Modellierung, wie komplexe Moleküle Verhalten zu schaffen, neue Medikamente und andere schwierige Probleme. D-Wave-Computer sind für den Verkauf, sicher, aber Sie sind nicht seiend verwendet für diese Zwecke gerade noch. Vor allem, Leute verwenden Sie, um die Forschung nicht-Physik-Probleme, die gelöst werden könnte, besser auf einem D-Wave-Quantencomputer als ein normaler computer.
Aber die Simulation einer komplexen Physik-system ist ein wichtiger start—und Feynman würde mich freuen.