Квантови компютри

[Joro-01]

Дължа благодарности На Жоро и Гравити за труда по темата!

Няма такова нещо, тук сме защото ни е интересно, предполагам, че и Гравитии мисли така. Аз по скоро съм благодарен за готовността, но засега не съм формулирал въпроси

Не и преди аз да се пробвам да си отговоря сам

Редактирано Май 23, 2012 от Joro-01

[Gravity]

Няма такова нещо, тук сме защото ни е интересно, предполагам, че и Гравитии мисли така.

Определено. Аз гледам на темата като на място където всеки споделя каквото намери за интересно (по темата разбира се) и всеки обсъжда каквото намери за добре. Така всеки, който следи, научава нещо. Нямам за цел да 'изнасям лекции', нито приемам позицията на авторитет. Но това, разбира се, е очевидно.

[sirius]

Гравити и Жоро, ако вече сте разбрали нещо и ви се налага да го обяснявате ... това си е скука ... направо си е къртовски труд. Но затова пък, след вашите обяснения някой друг ще зацепи. Затова си заслужава и затова ви благодаря. Обяснявайте, колкото можете повече, обяснявайте.

Това всъщност е много сложен процес - предаването на разбиране.

[Малоум 2]

Ето тук има малко "теория" и за квантов компютър:

АПР, АСПЕ и др.

[Gravity]

Ето тук има малко "теория" и за квантов компютър:

АПР, АСПЕ и др.

Формулите не излизат добре, поне при мен. От тук Успехи може да се види оригинала, там формулите излизат както трябва. Все още не съм чел оригинала, но към крайя има части, които ги няма в превода, и които изглеждат доста спекулативни. Както казах, не съм чел тази част и не мога да коментирам, но в българския превод има забележка, че с тази тематика много се спекулира, така че ги четете с едно на ум.

Прочетох превода и се колебая с преценката. От една страна не е лошо написано, но от друга, ако човек ги е виждал тези неща, статията не му дава по-добро разбиране. Ако не ги е виждал, не мисля, че ще му стане много ясно от тази статия. Изглежда ми по-подходяща за неспециализирано списание. Това разбира се е само моето впечетление, на друг може да му хареса, дори и на мен, ако я погледна пак когато съм в друго настроение, може да ми хареса.

[Малоум 2]

Формулите не излизат добре, поне при мен. От тук Успехи може да се види оригинала, там формулите излизат както трябва. Все още не съм чел оригинала, но към крайя има части, които ги няма в превода, и които изглеждат доста спекулативни. Както казах, не съм чел тази част и не мога да коментирам, но в българския превод има забележка, че с тази тематика много се спекулира, така че ги четете с едно на ум.

Прочетох превода и се колебая с преценката. От една страна не е лошо написано, но от друга, ако човек ги е виждал тези неща, статията не му дава по-добро разбиране. Ако не ги е виждал, не мисля, че ще му стане много ясно от тази статия. Изглежда ми по-подходяща за неспециализирано списание. Това разбира се е само моето впечетление, на друг може да му хареса, дори и на мен, ако я погледна пак когато съм в друго настроение, може да ми хареса.

Благодаря! Прочетох оригинала на статията и ... съм доволен

Разбира се, от моя гледна точка (хипотезата ми- знам, че не ти допада) нямам такива проблеми с квантовата информация, например

При мен: има физическа информация - тая, която се пренася с фотони на съответното поле при взаимодействия и ЗНАЕНЕ - не физическа информация (тя е идеална, мат-моделите също и ... обобщаващо може да се нарече квантова информация, като се няма предвид реалната, физическата); там е намесен и Разум в измерванията (последната част от статията).

(Да припомня: Непрестанното образуване на частиците, с огромна честота на образуване, води до това, че: 1) като цялостно завършено образувание да се представя като частица с обем-обвивка и "коса" (непрестанно втичащи и изтичащи подредени структури на физ.вакуума от съществуването на самата частица, които закъсняват по Обратна Връзка и затова ги оприличавам на коса на топка рееща се от вятъра на движението на частицата и от околните полета, падащи към нея, външни за нея) и 2)- всеки миг от един цикъл за образуване, прави структурирана подложка за образуване на следващия цикъл, който се явява огледален образ на първия, та вторият цикъл на образуване е предопределен в обема на частицата; т.е. в отделните си фази на образуване частицата не е това, което е като цяло, след множество пулсации на образуване. И тогава понятието за спин на частица е силно зависимо от това, какво се "пита" с полетата на апаратурата при експерименти. При това - полета и техни структури правят също: лупи, прегради, огледала и др., щото са ...вещеви обекти, като изпитваните частици)

Така - във филмчето си Браян Грийн го даде тоя пример - ако разделим "на тъмно" в две кутии лява и дясна ръкавица и изпратим едната кутия на Сев. полюс (класическа ситуация), то: при отварянето на тая при нас и отчитането, че е лява - мигновено ни дава информация, че на Сев. полюс е дясна ръкавицата. И обратно - ескимосът, като види дясна ръкавица със 100% сигурност може да твърди, че при нас, още преди "измерването" ни, ръкавицата ще е лява. Пренася се мигновено - знаене!.. Това не е физическа информация.

При сплетените двойки: Предварително знаем, че всички частици се раждат по двойки, с противопосочни собствени характеристики. Не е задължително противопосочната характеристика да е заряд. Може да е спин; или както при фотоните - различна поляризация. Теоретично, от мат-моделите при КМ се получават възможните изходи. Все още сме на Знаене.

Когато обаче, проведем измерване, т.е., намесили сме се яко в това: Как и къде да се образува изследваната частица в приборите ни? -То, нейното непрестанно образуване, чиято честота на образуване не можем да "засечем" като отделни етапи, се "съобразява" със структурираната подложка върху физ.вакуум, която й предоставя използваната апаратура -за провеждане на измерването. Затова - може да има различни изходи, непредвидени от Класиката и изглеждащи, че противоречат на "здравия" смисъл. Действията с физическа информация се извършват локално. Знаенето при идеалната информация не е задължително локално - може и мигновено да е дори по класически способ.

По-важното е, че информацията (реалната, физическата) се ГУБИ в апаратурата - именно при наслагването на прегради, лупи огледала и др. полета.

Затова, според мен, квантовите компютри са с несигурна работа- от всичко материално около тях ще се влияят резултатите им...

...

[Exhemus]

Примери се дават лесно, но щом това което си намерил от различните линкове не ти помага, предполагам, че ти е нужно повече занние по квантова механика. Може би от там трябва да почнеш. (Това може да излгежда учителски назидателно, не го приемай по този начин, не целя това). По горе съм сложил лекции на Дейвид Дойч, може да ги изгледаш, по-лесно е отколкото да се чете. Започват от нула и покриват най-основните неща, включително и примери на алгоритми и как работят. Ако искаш може да посочиш конкретен пример, от линковете които се прегледал, който не ти е бил ясен, така всички тук като го обсъдим ще стане по-ясен на всички ни.

Май не ми е нужно повече знание по квантова механика, трябва ми всичкото знание. ..за да мога да проникна в затвореното общество на математическите алхимици Иначе това, което имам досега ми стига да разбирам водородния атом, менделеевата таблица, п-н прехода и някои други неща

Веднъж погледнах Дойч, но той много се бави, а аз нямам време.

Ето в руското Вики има малко осветление по въпроса:

..Таким образом, одна операция над группой кубитов затрагивает все значения, которые она может принимать, в отличие от классического бита. Это и обеспечивает беспрецедентный параллелизм вычислений.

Вычисление

Упрощённая схема вычисления на квантовом компьютере выглядит так: берется система кубитов, на которой записывается начальное состояние. Затем состояние системы или её подсистем изменяется посредством унитарных преобразований, выполняющих те или иные логические операции. В конце измеряется значение, и это результат работы компьютера. Роль проводов классического компьютера играют кубиты, а роль логических блоков классического компьютера играют унитарные преобразования. Такая концепция квантового процессора и квантовых логических вентилей была предложена в 1989 году Дэвидом Дойчем. Также Дэвид Дойч в 1995 году нашёл универсальный логический блок, с помощью которого можно выполнять любые квантовые вычисления.

Оказывается, что для построения любого вычисления достаточно двух базовых операций. Квантовая система дает результат, только с некоторой вероятностью являющийся правильным. Но за счет небольшого увеличения операций в алгоритме можно сколь угодно приблизить вероятность получения правильного результата к единице.

С помощью базовых квантовых операций можно симулировать работу обычных логических элементов, из которых сделаны обычные компьютеры. Поэтому любую задачу, которая решена сейчас, квантовый компьютер решит, и почти за такое же время. Следовательно, новая схема вычислений будет не слабее нынешней.

Чем же квантовый компьютер лучше классического? Большая часть современных ЭВМ работают по такой же схеме: n бит памяти хранят состояние и каждый такт времени изменяются процессором. В квантовом случае система из n кубитов находится в состоянии, являющимся суперпозицией всех базовых состояний, поэтому изменение системы касается всех 2n базовых состояний одновременно. Теоретически новая схема может работать намного (в экспоненциальное число раз) быстрее классической.

Подчертал съм съществените неща и веднага мога да задам въпроси:

- Алгоритмите на тактове ли се изпълняват или изведнъж?

- Ако е на тактове, има ли междинно извеждане и въвеждане на данни?

- "Унитарните операции" които създават логиката твърдо ли са въведени по начало или се променят с течението на алгоритъма?

Толкова засега, sirius, за да не затрудняваме твоя човек

Както се вижда, въпросите са от инженерната част на компютъра, не от физическата, затова отговорите ще са разбираеми за всички.

[Gravity]

Май не ми е нужно повече знание по квантова механика, трябва ми всичкото знание. ..за да мога да проникна в затвореното общество на математическите алхимици Иначе това, което имам досега ми стига да разбирам водородния атом, менделеевата таблица, п-н прехода и някои други неща

Че то това не е никак малко!

Веднъж погледнах Дойч, но той много се бави, а аз нямам време.

За къде бързаш! Ако пресметнеш колк време си прекарал в търсене и четен ще излезе много по-бързо да изгледаш шест лекции по един час. Пък за някои неща се иска време, магическа рецепта няма.

Подчертал съм съществените неща и веднага мога да задам въпроси:

Не знам как да коментирам подчертаните неща, изглеждат съвсем ясни. Второто подчертано споменава една характерна черта на квантовите алгоритми, а именно, че са вероятности. В смислъл, че след изпълнението на алгоритъма, резултата е с много голяма вероятност решение на задачата и с много малка не е. Например при алгоритъма на Шор за намиране на период на функция, след изпълнението най-вероятно имаме решение, проверяваме, ако не е, изпълняваме алгоритъма отново. Веорятноста два пъти поред да не намери е още по-малка, но ако случайно пак не е, го изпълняваме отново. Като цяло това е много по-ефективно отколкото класическия алгоритъм. Първото подчетано казва каква е общата схема. Започваме с началното състояние, което обикновено е |000...0>, то се прекарва през съответните логически гейтове, например XOR, CNOT и т.н. и накрая се прави измерване, при което състоянието колапсира до нещо, което е най-вероятно това което търсим, ако алгоритъма е направен хитро. Общо взето има малко известни алгоритми. Но ти май се интересуваш от конкретната реализация на компютъра. Това е отделен въпрос. Това с което в момента разполагаме са твърде примитивни неща, повечето е само теория, с изключение на D-Wave разбира се , но те не издават. Представи си нещата така: кюбита е реализиран чрез поляризирана светлина или частица със спин 1/2 или токове в свръхпровдник или каквото там имаме, за определеност да кажем поляризирана светлина. Докато фотона се движи по оптиката (или каквото там е) състоянието му не се променя, по-точно поляризацията, но само тя ни интересува. Като преминава през различни филтри поляризацията му се променя, като те са така направени, че да реализират различните логически операции. От там нататък е сходно с класическите компютри.

- Алгоритмите на тактове ли се изпълняват или изведнъж?

Непрекъснато се изпълняват, като всеки процес в квантовата механика, с изключение на крайя когато се прави измерване. Но както казах по горе в част от времето не се случва нищо съществено, само когато се преминава през гейтовете, в този смисъл може да се говори за тактове.

- Ако е на тактове, има ли междинно извеждане и въвеждане на данни?

Зависи какво точно имаш предвид. Има части от алгоритъма, които се състоят от пресмятане на дадени функции по даден вход, един вид допитване за стойност на функция. Това може да става многократно. Идеята е, че в сравнение с калсически алгоритъм ще е много по малко пъти. Например алгоритъма на Гроувър. Ако търсиш конкретен елемент от списък несортирани N елементи, класически единственото което можеш да направиш е да ги преглеждаш един по един. Ако си късметлия ще го случиш от пърия път, ако не си от N-тия, средно ще са необходими N/2 пъти. При Гроувър са достатъчни само корен от N пъти (пак с много голяма вероятност). И това е пример където забързяването е само квадратично, при Шор е експоненциално.

- "Унитарните операции" които създават логиката твърдо ли са въведени по начало или се променят с течението на алгоритъма?

Това е като да питаш при класическия компютър операциите 'и', 'или', 'не' и т.н. твърдо ли са въведени или се променят!

@Малоум2: дълъг пост си написъл, но няма да го коментирам защото е по друга тема.

[Joro-01]

... Това с което в момента разполагаме са твърде примитивни неща, повечето е само теория, с изключение на D-Wave разбира се , но те не издават.

А защо, казват достатъчно, особено в онова клипче - принципна схема има.Принципни схеми и електронно микроскопски снимки и дори формули на интегрални схеми с вериги с преход на Джоузевсън се намират из нета, макар и не конкретно за D-Wave, но по-подробво не знаем и за Пентиум... За конкретно изделие никой не публикува схеми, сметки и стъпки за производство /или поне не пълни/ защото си е ноу хау. Това са доста инвестирани труд и средства в развойно научна дейност.

Редактирано Май 25, 2012 от Joro-01

[Exhemus]

Здравей Gravity,

Не знам как да коментирам подчертаните неща, изглеждат съвсем ясни.

- затова съм ги подчертал, защото изясняват нещо за разлика от другите обяснения.

Започваме с началното състояние, което обикновено е |000...0>, то се прекарва през съответните логически гейтове, например XOR, CNOT и т.н. и накрая се прави измерване, при което състоянието колапсира до нещо, което е най-вероятно това което търсим, ако алгоритъма е направен хитро.

- ами това е тривиално,обясняваш очевидното. Същността е да кажеш как се представя това състояние и как се прекарва през гейтовете.

Например " логическа единица се представя когато през намотката ра релето тече ток, а когато не тече е 0. Логическо И имаме когато съставим верига от 2 или повече последователни контакти. Токът минава само когато всички контакти са затворени. Запомняне се осъществява когато затворим един от собствените контакти на релето към намотката му. И т.н."

Обяснението е да кажеш как точно се осъществява реализацията. Другото е мантри. Ако все още новото устройство е само на теория, пак можеш да го обясниш, като се фокусираш как математическото описание на физическото явление се трансформира в елементи и взаимодействия на елементи на устройството.

Общо взето има малко известни алгоритми. Но ти май се интересуваш от конкретната реализация на компютъра. Това е отделен въпрос. Това с което в момента разполагаме са твърде примитивни неща, повечето е само теория, с изключение на D-Wave разбира се , но те не издават.

- Не, интересувам се от реализуемостта на компютъра въобще. Тайните на Д-уейв -да си ги пазят, нали всичко е дадено на хартия от Дойч и последователи. Ако някой може да извлече обяснение от тези пейпъри и да го изложи тук, ще му бъда благодарен.

[Joro-01]

Здравей Gravity,

- затова съм ги подчертал, защото изясняват нещо за разлика от другите обяснения.

- ами това е тривиално,обясняваш очевидното. Същността е да кажеш как се представя това състояние и как се прекарва през гейтовете.

Например " логическа единица се представя когато през намотката ра релето тече ток, а когато не тече е 0. Логическо И имаме когато съставим верига от 2 или повече последователни контакти. Токът минава само когато всички контакти са затворени. Запомняне се осъществява когато затворим един от собствените контакти на релето към намотката му. И т.н."

Обяснението е да кажеш как точно се осъществява реализацията. Другото е мантри. Ако все още новото устройство е само на теория, пак можеш да го обясниш, като се фокусираш как математическото описание на физическото явление се трансформира в елементи и взаимодействия на елементи на устройството.

- Не, интересувам се от реализуемостта на компютъра въобще. Тайните на Д-уейв -да си ги пазят, нали всичко е дадено на хартия от Дойч и последователи. Ако някой може да извлече обяснение от тези пейпъри и да го изложи тук, ще му бъда благодарен.

Както разбрах питаш за класическия компютър. Ми общо взето е както си го представяш, само че по съвременно, не с релета. Липсата или отсъствие на напрежение по кабел /шина, краче/вход изход/ може да е нула, а налечеето - единица. Или сигнал с две дефинирани нива - високо и ниско. В зависимост от това каква схема имаш - TTL /транзисторно-транзисторна логика/ или CMOS /complementary metal-oxide-silicon/ - има и други засега ти давам тези, имаш за различн напрежения за високо и ниско ниво.

TTL - 1 /високо ниво/ - 2V, 0 /ниско ниво/ - 0V - примерно. Зависи и от тома дали са на вход или изход на логл елемент /или процесор/. Верига от последомателно свързани затворени контакти е логически илиминт и /умножение/ или конюнкция. Тоес ако един контакт е отворен /имаме една 0/ и на изход ще имаме 0, независимо, че останалите контокти са в състояние едно. На практика се осъществява като тези контакти се управляват от сигнал от няколко входа /шини, крачета/ - ако на един от входовете на схемта /логическият елемент/ имаме 0, та и на изход имаме 0. Входовете управляват гейтове на полеви транзистори.

Редактирано Май 25, 2012 от Joro-01

[Joro-01]

Запомняне се осъществявва, чрез едни схеми наречени тригери които имат 2 устойчиви състояния. Тригерът може да бъде в едното или другото състояние като се превключва от управляващ сигнал /може лог 1/. Преди това /инициализацията/ триерът също е в едното състояние /което се установява произволно, то случайните разлики в параметрите на компонентите/ но то не е от значение. След превключване от сигнала, тригерът остава така докато има ахранване и/или получи друг сигнал. Това устройство може да се състои от два или повече транзистори. Тригерът влиза в състава на паметите. От пригери може да се направят и двоични броячи.

Редактирано Май 25, 2012 от Joro-01

[Gravity]

@Exemus: гледал си грешните източници. Ако искаш да знаеш как е устроен транзистора не би тръгнал да четеш книги за булеви схеми, нали. Така и тук, ако те интересува как точно се реализират гейтовете при квантовите компютри, няма смисъл да преглеждаш линковете по квантово изчисление, там само ще намериш логическата организация, но не и физическа реализация.

[Gravity]

А защо, казват достатъчно, особено в онова клипче - принципна схема има.Принципни схеми и електронно микроскопски снимки и дори формули на интегрални схеми с вериги с преход на Джоузевсън се намират из нета, макар и не конкретно за D-Wave, но по-подробво не знаем и за Пентиум... За конкретно изделие никой не публикува схеми, сметки и стъпки за производство /или поне не пълни/ защото си е ноу хау. Това са доста инвестирани труд и средства в развойно научна дейност.

Жоро, не знам, може би си прав. Техническата страна ми е напълно непозната. Като казах 'примитивни' може да съм се изразил зле. Нямах намерение да подценявам постижениеята, примитивни са само в сравнение с обикновените компютри, разбира се има време.

За D-Wave съм малко скептично настроен. Забележи през 2008 твърдят, че имат 128 кюбитов компютър, през 2012 твърдят, че имат 84 кюбитов. Малко странно! Пък и отказват да отговорят на някой въпроси. Разбирам, че може да е фирмена тайна, но въпросите са доста общи, относно дали машината им използва по съществен начин сплитане. Но май е те не знаят със сигурност.

[Joro-01]

Аз ще пусна за транзисторите тема по-натам. Знам, че обещавам, но пустото време просто... ако искаш ти го направи.

[Joro-01]

Жоро, не знам, може би си прав. Техническата страна ми е напълно непозната. Като казах 'примитивни' може да съм се изразил зле. Нямах намерение да подценявам постижениеята, примитивни са само в сравнение с обикновените компютри, разбира се има време.

За D-Wave съм малко скептично настроен. Забележи през 2008 твърдят, че имат 128 кюбитов компютър, през 2012 твърдят, че имат 84 кюбитов. Малко странно! Пък и отказват да отговорят на някой въпроси. Разбирам, че може да е фирмена тайна, но въпросите са доста общи, относно дали машината им използва по съществен начин сплитане. Но май е те не знаят със сигурност.

Истината е, че и аз не съм изчел всичко по темата и по-специално за D-Wave. Правя го, ще видим. Няма пречки да е направен. Ако са мошеници, защо плащат чак на наш учен? Тук е мястото да споделя каквато информация намеря. И на мен ми е интересно.

Ето за по-нагледно, по техническата част.

Надявам се, че Exhemus само метафорично говори за релета...

Редактирано Май 25, 2012 от Joro-01

[Gravity]

Не казвам, че са мошеници, просто съм скептично настроен. Това, че не правят наука заради самата наука, а с цел продукт за продажба ме кара да бъда цинично настроен. На кой наш учен плащат и за какво му плащат?

[Joro-01]

Не казвам, че са мошеници, просто съм скептично настроен. Това, че не правят наука заради самата наука, а с цел продукт за продажба ме кара да бъда цинично настроен. На кой наш учен плащат и за какво му плащат?

Ми познатия на Sirius нали работи за тях...

[Joro-01]

Принципно на запад науата се развива в университетите, нали? И ако изнамерят нещо приложимо се създават т,нар spin off дружества, които могат да популяризират и продадат продукта. Съдружници са универсиететът и ръководителят на проекта /така май беше/ и не помня как се деляха приходите, не знам дали D-wave не са такива.

[Gravity]

Ми познатия на Sirius нали работи за тях...

Sirius, не каза да ли е българин.Но и да е българин, предполагам, че работи при тях, а не му плащат тук за нещо.

[Joro-01]

Може, не подходих толкова детаилно

Редактирано Май 25, 2012 от Joro-01

[Gravity]

Може, не подходих толкова детаилно

Добре си лафим, но аз започвам да се чувствам гузно, че разводнявам темата...

[Gravity]

Physical implementations of quantum computing

[Joro-01]

Добре ве... Ше ги обЕсняваме или кой квото научи от линковете? В това отношение имам неспазено обещание. Иначе готЕн линк си дал.

Редактирано Май 30, 2012 от Joro-01

[Gravity]

Добре ве... Ше ги обЕсняваме или кой квото научи от линковете? В това отношение имам неспазено обещание. Иначе готЕн линк си дал.

Много дълго би било да се пише наученото от линковете. Който каквото намира за интересно да пише.