Похоже, народ начал потихоньку интересоваться темой квантовых вычислений. Попробую начать ликбез по данной теме. А именно: как устроен и работает квантовый компьютер (КК). Главный элемент КК - кубит. На первый взгляд он ничем не отличается от обычного бита. Ему можно придать значение "ноль" или "один". Обозначают эти значения "|0>" и "|1>", соответственно. Если сразу после придания значения провести замер этого кубита (есть такая операция), то (сюрприз ;) будет выдано значение "0" или "1", соответственно. Ничего особенного.
Схема работы КК выглядит как ряд линий, каждая из которых символизирует один кубит. Обработка кубитов идет слева направо. Ниже простейшая схема (слева) и результат работы (справа).
Слева мы видим три одинарные линии, символизирующие кубиты "q[i]". На каждом кубите слева установка в 0: "|0>", а правее измеритель, результат которого записывается в один из трех обычных битов, "пучок" которых "c3" символизируется двойной линией снизу. Справа результат прогона этой схемы: некоторое количество раз получались три замера и столбик указывает процент выпавших комбинаций. В данном случае ожидаемо все комбинации "000".
Далее схема может содержать одно-, двух- или трех-местные преобразователи, фильтры (по умному "операторы"), которые преобразуют проходящие сквозь них кубиты, придавая им новые состояния (свойства). Хотя, казалось бы, что тут менять? Биты, они биты и есть: либо ноль, либо один. Но кубиты не так просты!
Вся квантововычислительная схема состоит из таких операторов, нанизанных на линии кубитов, типа, как ноты на нотные линейки или как плетение бисером. Вначале (слева) - установка значения, в конце (справа) - измеритель. Рассмотрим вначале, как могут влиять на кубиты одноместные операторы.
На первой линейке (кубите) "q[0]" мы видим оператор синий кружок с плюсом внутри. Это оператор инверсии. Он просто производит инверсию (отрицание) кубита (0 <-> 1). На следующей линейке - красный квадратик с буквой H (аш) внутри, он обозначает "оператор Адамара" (Hadamar). Он переводит кубит из константного состояние в состояние "неопределенности". В таком состоянии измеритель с некоторой вероятностью выдает случайным образом либо ноль, либо один. Причем природа этой случайности фундаментальна. Вычислить/предсказать результат измерения невозможно принципиально. (Эта фраза не совсем точная, с учетом сцепленных состояний, но на данном этапе изложения это неважно). Типов таких одноместных операторов довольно много, и все они создают свой тип "неопределенности". На третьей линейке расположены два подряд оператора Адамара. И результат такого двойного действия состоит в том, что второй оператор компенсирует "неопределенность", созданную первым оператором, и эффект этой пары "нулевой", эквивалентный тому, что не было бы ни одного оператора. То есть, как бы, "минус на минус дает плюс". Т.е. оператор Адамара обратный сам себе. Есть и другие операторы с таким свойством, но их немного. Для большинства операторов это не так (нет свойства "самообратности"), но у каждого оператора имеется обратный, который может нейтрализовать действие. Посмотрим на результат прогона: только две комбинации вида "0X1" имеют примерно равную вероятность (~50%), остальные не реализуются. Верхняя линейка (справа, младший разряд) - "1" (результат отрицания нуля). Нижняя линейка (слева, старший разряд) - "0" (результат действия двух операторов Адамара). Посередке "Х" (результат "неопределенности", созданной одним оператором Адамара на средней линейке).
Вот так странно ведут себя кубиты даже без учета их взаимодействия (о чем речь будет впереди). Подчеркну, наблюдаемая случайность измерений имеет квантовомеханическую природу и не является результатом какого-то "дрожания", "незнания" и т.п.
Сразу уточню: я не великий знаток темы, просто изучаю оную. А как известно, лучший способ изучить тему - начать учить других 
В связи с вышесказанным, замечания и критика спецов в теме приветствуется.
Ну что-то, на деле не наэлектронике же?!
Комментарии
Вы думаете, неспециалисты поймут ваш текст? А те, кто связан с айти, и без вашего текста всё давно знают.
А Вы специалист или НЕ?
Если что, то Вы ошибаетесь по обоим пунктам.
Здесь разжевано буквально на школьном уровне.
Ну да, может быть я неправ, а вы правы. Вполне возможно, что здесь появится комментарий "Я ничего не понимаю в компьютерах, но прочёл ваш текст и теперь понимаю, как работают квантовые компьютеры".
Не появится. Я нифига не понял)))) за что назван профессиональным ассенизатором)))) но с двумя высшими хотя бы))))
Но ведь должны. Ведь, как говорит ВладимирХ,
Вот она, та самая изначальная квантовая неопределённость суждений, осталось только добавить:
Может быть Вы оба не правы, либо оба правы, но каждый в своём случае.
а квантовые компьютеры и обычные совсем непохожие штуки, не надо тут айти вспоминать, тут математика чистая с физикой
Надо. КК решают задачи, близкие к задачам традиционного айти. Просто пока КК на уровне каких-нибудь Эниаков, если не ниже. Им еще много чем обрастать в процессе развития. Хотя потенциал фантастический. И нашим (российским) квантовым программистам есть свобода для творчества.
присоединяюсь к предыдущему оратору.
название поста: "Что такое кубиты, и как они работают."
1) нигде не сказано, Что такое кубиты.
2) нигде не сказано, как они работают.
Написано, что с ними можно делать - "каким-то образом" операции производить, измерять -
но какой от всего этого прок - темна вода.
Тему сегодня утром в комментах поднял потому что начали продавать квантовые компы https://3dnews.ru/1079150/v-yaponskoy-roznitse-poyavilis-kitayskie-portativnie-kvantovie-kompyuteri-po-tsene-ot-8700
Примерно так и работают.
вот не надо вводить в заблуждение доверчивых читателей! Не вдоль, а поперек, поскольку волны поля электрического - поперечны, а вот волны нейтронной мегалоплазмы - они продольные, да...
Если мозги слабы, то чего бы и не похохмить. Новое осваивать трудно, не то, что стебаться.
Почему вы считаете, что это стеб?
А поскольку понятийный аппарат хромает, то какая разница, какими словами описывать процессы?
По Вашему, раз "теорию всего" не сформулировали, значит никакой раздел физики: ни закон Ома, ни законы Ньютона, ни уравнение Шредингера использовать нельзя - "теории всего" то пока нет.
Утомил демагогией, бан на неделю.
Разве? А я всегда думал, что:
И как теперь с этим жить?
та норм.
Поверьте, гетерозиготно-доминантный доставляет гораздо больше проблем. Хре зна, какой копией получишь - то ли рецессивной, то ли доминантной.
Думаю представленное в Вашей статье показывает частное представление о квантовых вычислениях.
Не устоялся конкретно термин, точнее, что именно понимать под оными вычислениями.
Удав большой и мерить можно по-разному.
не поймут, однозначно.
мне, прослушавшего 40 лет назад, четыре семестра теории алгоритмический языков, включая семестр посвященный машинам Тьюринга, сложно воспринимать. хотя суть я схватываю.
скорее всего, специалист ит, владеющий только высокоуровневыми языками программирования, без соответсвующей базы, врят ли что то поймет.
программисты на языках низкого уровня, да схватят суть.
Лучше говорить за себя, а другие пусть за себя сами скажут.
Тема интересная, хоть и непонятная. Ну выпадают некоторые комбинации с некоторой вероятностью - и??
Знаете, что такое "криптография с открытым ключом"? Эта технология такой тип криптографии дискредитирует (взламывает).
протокол ББ84 взломали?
Не в курсе, но подозреваю, что взломано больше, чем известно широкой публике. Есть у меня основания считать, например, что протокол биткойна взломан. Не знаю, чем и как, но есть свидетельства.
какое хорошее замечание, Не в курсе но подозреваю, не в курсе но делаю заявления о том о чем не в курсе.
Когда тычут мордой в то что не в курсе, обижаюсь!
Маладца, чо!
Вы, ведь, даже не спросили, какие у меня основания так считать. И отвечал я не Вам. Короче, от Вас слишком много мусора в ленте. Бан на неделю.
это она обычный rsa "дискредитирует" - возможно, когда-нибудь, но это не точно. А как там с эллиптическими кривыми? Их оно тоже того, дискредитирует, или может игнорирует, два раза?.
Особенно пикантно данное утверждение (о «всезнании») выглядит на фоне анализа *первичной* документации.
Впрочем, отписки процессионалов ТП тырпрайс-оборудования выглядят не хуже.
У меня школьный товарищ профессиональный программист, лет уж тридцать по специальности. Недавно трепались на производственные темы, он был буквально потрясён, узнав, что квантовый компьютер не способен выполнить операцию сложения. Не хотел верить. Среди молодых программистов такая же петрушка, но те ж молодые, им простительно...
А с электронным микроскопом неудобно читать при слабом зрении.
Та я ж не против :) Хотел лишь показать, что в реальности большинство айтишников про квантовые компьютеры судят по заголовкам новостей.
Ну да, для того и начал эту серию.
А-ха-ха. Много вы найдете специалистов в этой области ? И им больше нечего делать, как сюда ходить ?
Неспециалист, если захочет разобраться, поймет. Подтянет другой материал по теме и поймет. Ну, а дураку все равно что комментировать. Ему главное себя показать.
А физически кубит это что?
Есть очень разные способы моделирования этих кубитов (фотоны, атомы, молекулы). Но, оказывается всеми ими удается смоделировать поведение этих кубитов и наблюдать одинаковость этого поведения. Процитирую Юрия Манина, который впервые сформулировал идею квантовых вычислений в 1980 году.
Не, ну понятно, что кубит это абстракция. Но как я понимаю, его "носитель" это квантовый объект. А как можно сварить вычислительную уху с квантовым объектом, если квантовая реальность носит вероятностный характер? Там же все дрожит и колеблется и вообще черт пойми что творится...
Так, и набирают статистику поведения схемы многократными прогонами.
А чтоб не "дрожало" используют криогенные температуры.
Кубит это такая абстракция, которая непонятно как соотносится с физическими сущностями, в которых его пытаются реализовать. Считается, что реализовать его возможно :))) Самое забавное, что до сих пор непонятно, как в него можно записать что-нибудь заранее заданное. Но если этот вопрос оставить за скобкой, возможности, которые кубит открывает перед просвещённым человечеством, поистине сказочные :)
Как это непонятно когда уже прототипы делают вроде?!!
У меня непонятки в чём - любое вычисление, алгоритм подразумевает сохранение и перенос состояния от одного шага к другому, а квант... он же был непонятно какой, пока тапком не прихлопнули?
https://3dnews.ru/1079150/v-yaponskoy-roznitse-poyavilis-kitayskie-portativnie-kvantovie-kompyuteri-po-tsene-ot-8700
да-да, я про это же...
а че не продать? главное, чтоб деньги платили.
Вон, за черно-бело-красные квадраты - сколько денег настригли?
Это преимущественно эмулятор. Два физических кубита чисто полюбоваться. По сути бусы для туземцев, XXI век.
Ну да, непонятно. А "прихлопнули тапком" - и только "да-нет" без "глубины содержания". Но многими повторами набирают статистику, корреляции между разными кубитами.
Ясно. Магия.
Прототипы-то D-Wave уже давно делает - и не какие-то там два кубита с микроскопом, а на 1К кубитов. И не только делает, но и продаёт - правда, только "своим" :) Но вот что странно - в своём классе вычислений прототипы почему-то показывают быстродействие на уровне, практически не превосходящем традиционные цифровые чипы.
Традиционными алгоритмами и вычислениями рядом с квантовыми компьютерами даже не пахнет. Архитектура фон Неймана это первое, с чем нужно распрощаться при влезании в эту тему :) У меня, к примеру, не получается :))
Мне понравилось. Правда, я знаю о чём идёт речь. А вот непосвящённым трудно, сложно представить... Нет у них перед глазами картинки... )
Цель была показать основы "на пальцах", не влезая в детали "векторов состояния", "амплитуд вероятности" и прочей "зауми". Тем более, я и сам эту "заумь" не до конца понимаю.
Спасибо за труд конечно, но камрад имхо прав.
Для отправной точки пониманий неофитами предмета, рисовать надо общие картинки (образы), которые потом можно будет либо обрастить или дополнить цифрами - формулами- графиками, либо оспорить - изменить - скорректировать - доразвить сам общий концепт, общего к частному...
Подводить к изучению тела красавицы через рассматривание то пальца, то брови, то отверстия ноздри в носу это имхо как то неправильно )
Страницы