Kvantové počítání se v posledních několika letech objevilo mílovými kroky. Ve skutečnosti, jakmile velké technologické společnosti jako IBM, Microsoft a Google začaly projevovat zájem, přestaly být sledovány. Výzkum základních prvků kvantového počítání však pokračuje a je pro mě zajímavější než inženýrské úspěchy komerčních laboratoří (které jsou stále naprosto nezbytné).
V souladu s mými zájmy skupina výzkumníků nedávno předvedla první kvantový memristor. To by mohl být zásadní krok k zavedení jakési vysoce efektivní neuronové sítě do sféry kvantových počítačů bez velkého počtu kvantových spojení.
Memristory a kvantové sčítání
Koncept memristoru pochází ze 70. let minulého století, ale dlouho zůstal jako ponožka pod pračkou: zapomenutý a nepřehlédnutelný. Základní myšlenkou je, že proud protékající memristorem závisí nejen na napětí aplikovaném na svorky, ale také na datum aplikovaného napětí. Fyzické aplikace memristorů nabízejí velký příslib pro výpočetní výkon s nízkou spotřebou, protože je lze použít k výrobě energeticky účinné paměti.
Kvantový memristor, když se na něj díváme ve světle kvantové informace, je o něco složitější. Qubit, který ve svém kvantovém stavu uchovává jeden bit kvantové informace, nemusí mít nutně dobře definovanou hodnotu bitu. Místo toho, aby racionální číslo bylo jedna nebo racionální nula, může být ve stavu kvantové superpozice. Hodnota qubitu je známa pouze tehdy, když ji změříme – měření vždy odhalí buď jedničku, nebo nulu. The Pravděpodobně Získání logické jedničky (nebo nuly) se řídí vlastnostmi kvantové superpozice.
Úkolem kvantového počítače je jemně upravit tyto pravděpodobnosti prostřednictvím interakcí s jinými stavy kvantové superpozice, aby bylo možné číst výsledky.
Nyní si v tomto schématu představte memristor. Memristor musí modifikovat kvantový stav qubitu na základě hodnota z předchozích qubitů. To znamená dvě věci. Nejprve musí memristor zachovat kvantové vlastnosti qubitu (jinak nelze provádět žádné další operace). Za druhé, k určení jeho vnitřního stavu musí memristor měřit qubity, což vymaže jeho vlastnosti. V jistém smyslu to znamená, že dokonalý kvantový memristor nemůže existovat (pro srovnání, existují dva teoretici, kteří nesnášejí myšlenku klasického memristoru, takže to není nová oblast).
rozdělit rozdíl
Tento rozpor výzkumníky neodradil, kvantový memristor dokázali vytvořit tak jako tak. Začněme podstatou myšlenky. Představte si, že máte nedokonalé zrcadlo. Pokud zacílíte na zrcadlo jediným fotonem světla, foton se buď odrazí od zrcadla, nebo se přenese, s pravděpodobností, která závisí na rozsahu odrazu zrcadla. Předpokládejme, že spočítáte odeslané fotony a použijete toto číslo ke změně odrazu zrcadla. To efektivně vytvoří memristor – ale ne kvantový memristor.
Abychom přidali kvantitativní štěstí, musíme zážitek trochu upravit. Světelný zdroj nahradíme takovým, který vysílá paprsky obsahující buď jeden foton, nebo žádný foton (stav superpozice jednoho fotonu nebo nuly). Paprsky odražené od zrcadla si zachovávají svůj stav superpozice a mohou být použity pro budoucí výpočty, zatímco paprsky, které jsou vysílány, jsou měřeny, aby modulovaly odraz zrcadla. Nyní máme kompletní kvantovou paměť: pravděpodobnost budoucího odrazu qubitu zrcadlem je modulována Proud Země Qubit.
Zavedení tohoto do praxe je o něco složitější a vědci použili jiné vlastnosti fotonů, než jen počet fotonů. Chování (a matematický model) jsou však stejné a kvantový memristor fungoval podle očekávání.
„Přátelský průkopník popkultury. Hodně padá. Sociální média geek. Obecný fanatik do kávy. Televizní nadšenec. Potížista.“
