量子コンピューターはどのように機能しますか? -簡単に説明
今日、科学者は量子コンピューターの研究を続けています。 IBMは最近、最初の量子コンピューターを発売しました。 ここでこれらの仕組みを説明します。
量子コンピューター:それはキュービットと呼ばれるものです
量子コンピューターでは、いわゆるキュービットが使用されます。
- コンピューターの通常のビットは、0と1、または「オン」と「オフ」の2つの異なる値のみを取ることができます。 ただし、キュービットは、一定の期間、いわゆるコヒーレンス時間の間、ゼロと1の中間状態になる可能性があります。
- この状態では、科学者は重ね合わせについて話します。 測定により、量子ビットは明確に定義された2つの状態のいずれかに変化するため、測定結果を従来のビットに保存できます。 技術用語では、重ね合わせの喪失はデコヒーレンスと呼ばれます。
- 実験室では、そのようなキュービットはイオンまたは超伝導ループ、いわゆるSQUIDから作られています。
- イオンを操作する場合、励起されていないイオンは状態0に、励起されたイオンは状態1に対応します。可能なエネルギーが最も低い原子は励起されていないと言われます。 ただし、原子にエネルギーを追加すると、外側の電子がより高いエネルギーレベルに達するため、原子が励起されます。 イオンはレーザーで励起できます。
量子レジスタ-あなたはそれを知る必要があります
算術演算を解決するには、いくつかのキュービットが必要です。 いわゆる量子レジスターについて話す。 その後、情報はレジスタのすべてのキュービットに配信されます。
- このような量子レジスタは通常、数マイクロメートルの距離で軸に沿って保存される14個のイオンで構成されます。 これらのキュービットは操作が簡単であると同時に、干渉を受けないことが重要です。
- つまり、量子ビットは、算術演算が実行されるまで、可能な限り長くそれぞれの状態を維持する必要があります。 デコヒーレンス、つまり古典的な状態に戻ることは、可能な限り遅延する必要があります。
- 論理演算子は、コンピューターサイエンスで既に使用されている状態を操作するために使用されます。 量子コンピューターでは、これらの演算子は量子ゲートと呼ばれます。 これらは、照射時間と光の波長にとって決定的です。
- 最も単純な操作は否定で、 NOTと呼ばれます。 量子ビットの状態は単純に反転または否定されます。 バイナリシステムでは、0は1になり、逆も同様です。 この反転は非常に迅速かつ頻繁に連続して発生し、プログラムのアルゴリズムに従います。
- 量子格子の初期状態を判定するには、レーザーパルスを照射します。 照射の長さは、原子が励起状態にある確率を決定できます。
- 約10マイクロ秒の照射後、最初は励起されていないイオンは励起状態になります。 ただし、この原子の照射時間が半分の場合、基底状態になる可能性が50%高く、励起状態になる可能性が50%高いため、中間状態になります。
- アルゴリズムの実行後に結果を読み取るために、異なる波長の別のレーザーパルスがイオンに照射されます。 蛍光は、それらが励起されているかどうかを示します。 その後、コンピューターは正しい値を判別できます。
量子コンピューター:最先端の技術
ラスベガスで開催されたエレクトロニクスフェアで、IBMは今年初の市場対応量子コンピューターを発表しました。
- 以前のモデルと比較して、 IBM Q Systems Oneはすでに20量子ビットで計算しています。これは、正しく機能している量子コンピューターの基準です。 IBMによれば、75マイクロ秒の間、20キュビットを準備状態に維持することができました。
- 50量子ビットの量子コンピューターは、古典的なスーパーコンピューターをポケットに入れることができるはずです。
- IBM Q Systems One-長さと幅が2.5メートルのガラスの箱は販売しないでください。 代わりに、選択したユーザーはクラウドからアクセスして計算を実行できます。
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