კვანტური კომფიუტერი

ბლოხის სფერო კუბიტის განსახიერება, რაც კვანტური კომფიუტერის ფუნდამეტური ნაწილია

 ჰიპოთეტური გამომთვლელი მოწყობილობა, რომელიც კვანტური ალგორითმების შესრულების გზით მუშაობისას იყენებს კვანტურ-მექანიკურ ეფექტებს, როგორიცაა კვანტური პარალელიზმი.

მიუხედავად იმისა, რომ კვანტური გამოთვლები ჯერ კიდევ ჩანასახის სტადიაშია, დღემდე ჩატარებულ ექსპერიმენტებში კვანტური გამოთვლების ოპერაციები შესრულებულ იქნა ძალიან მცირე რაოდენობის კუბიტზე (კვანტური ბინარული ერთეულები). გაცხოველებული პრაქტიკული და თეორიული კვლევა ამ სფეროში ამჟამადაც მიმდინარეობს და მრავალი ეროვნული მთავრობა ხელს უწყობს კვანტური გამოთვლების კვლევებს კვანტური კომპიუტერების დამუშავებაში სამოქალაქო და ეროვნული უსაფრთხოების მიზნებისთვის (მაგ. კრიპტოანალიზისთვის).

თუ მსხვილმასშტაბიანი კვანტური კომპიუტერების აწყობა შესაძლებელი გახდა, ისინი შეძლებენ გარკვეული პრობლემების გადაჭრას გაცილებით სწრაფად, ვიდრე ნებისმიერი სხვა კლასიკური კომპიუტერი (მაგ. შორის ალგორითმი). კვანტური კომპიუტერები განსხვავდება სხვა კომპიუტერებისგან, როგორიცაა დნმ კომპიუტერები და ტრადიციული კომიუტერები ტრანზისტორებზე).

               
                                     3 კუბიტი კვანტური რეგისტრი 3 ბიტი ჩვეულებრივი

2001 წლის ბოლოს IBM– მა გამოაცხადა, რომ წარმატებით გამოსცადა 7 qubit კვანტური კომპიუტერი, რომელიც განხორციელდა NMR– ის გამოყენებით. მასზე შესრულდა შორის ალგორითმი და აღმოჩნდა 15 რიცხვის ფაქტორები .

2005 წელს იუ პაშკინის ჯგუფმა (ფიზიკისა და მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორი, მოსკოვის სუპერგამტარობის ლაბორატორიის უფროსი მკვლევარი) იაპონელი სპეციალისტების დახმარებით ააშენა ორკაბიტიანი კვანტური პროცესორი ზეგამტარ ელემენტებზე დაყრდნობით.

2009 წლის ნოემბერში შეერთებულ შტატებში სტანდარტებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტის ფიზიკოსებმა პირველად მოახერხეს პროგრამირებადი კვანტური კომპიუტერის აწყობა, რომელიც ორი კუბიტისგან შედგებოდა.

2012 წლის თებერვალში, IBM– მ გამოაცხადა, რომ მნიშვნელოვანი პროგრესი იქნა მიღწეული კვანტური გამოთვლის ფიზიკურ დანერგვაში სიგნალის მიკროციკლებთან დაკავშირებული სუპერგამტარ კუბიტების გამოყენებით, რომლებიც კომპანიის თანახმად დაიწყებენ კვანტური კომპიუტერის შექმნას.

იხ. ვიდეო

2012 წლის აპრილში სამხრეთ კალიფორნიის უნივერსიტეტის, დელფტის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის, აიოვას სახელმწიფო უნივერსიტეტისა და კალიფორნიის უნივერსიტეტის სანტა ბარბარას მკვლევარებმა შეძლეს ორი კუბიტიანი კვანტური კომპიუტერის აშენება, რომელიც დაფუძნებული იყო უწმინდური ალმასის ბროლის საფუძველზე. კომპიუტერი მუშაობს ოთახის ტემპერატურაზე და თეორიულად არის მასშტაბური. ელექტრონის და აზოტის ბირთვის დატრიალების მიმართულებები, შესაბამისად, გამოყენებულ იქნა როგორც ორი ლოგიკური კუბიტი. დეკორაციის გავლენისგან დაცვის უზრუნველსაყოფად, შეიქმნა მთელი სისტემა, რომელმაც შექმნა გარკვეული ხანგრძლივობისა და ფორმის მიკროტალღური პულსი. ამ კომპიუტერის დახმარებით, გროვერის ალგორითმი განხორციელდა ძიების ოთხი ვარიანტისთვის, რამაც შესაძლებელი გახადა სწორი პასუხის მიღება პირველი მცდელობის შემთხვევაში 95% შემთხვევაში.

2017 წლის ივლისში, ფიზიკოსთა ჯგუფმა მიხაილ ლუკინის ხელმძღვანელობით, რუსეთის კვანტური ცენტრის თანადამფუძნებელმა და ჰარვარდის უნივერსიტეტის პროფესორმა, შექმნა პროგრამირებადი 51-კბიტიანი კვანტური სიმულატორი . ეს ამ დროს არსებული ყველაზე რთული სისტემაა. ავტორებმა შეამოწმეს სიმულატორის მოქმედება მრავალი ნაწილაკის კომპლექსური სისტემის სიმულაციით - ამან ფიზიკოსებს მისცა საშუალება წინასწარმეტყველებდნენ ზოგიერთი მანამდე უცნობი ეფექტისა. დაახლოებით ამავე დროს, მერილენდის უნივერსიტეტის მეცნიერთა სხვა ჯგუფმა კრისტოფერ მონროს ხელმძღვანელობით [en] შექმნა 53 კუბიტიანი სიმულატორი, რომელიც დაფუძნებულია ოპტიკური ხაფანგში იონებზე. ამასთან, ორივე ეს სისტემა არ არის უნივერსალური კომპიუტერი, მაგრამ შექმნილია ერთი პრობლემის გადასაჭრელად.

2017 წლის ნოემბერში IBM– ის მეცნიერებმა წარმატებით ააშენეს და გამოსცადეს პროტოტიპი 50 – კუბიტიანი პროცესორი.

2018 წლის იანვარში Intel- ის აღმასრულებელმა დირექტორმა ბრაიან კრჟანიჩმა გამოაცხადა სუპერგამტარ კვანტური მიკროსქემის შექმნა, კოდური სახელწოდებით "Tangle Lake", 49 კუბიტით. მისივე თქმით, კვანტური კომპიუტერები ხელს შეუწყობს წამლების აღმოჩენას, ფინანსურ მოდელირებას და ამინდის პროგნოზირებას. Intel ავითარებს კვანტურ კომპიუტერებს ორი მიმართულებით: ხელსაწყოების შექმნა სუპერგამტარებსა და სილიციუმის მიკროსქემებზე დაყრდნობით "spin qubits" 

2018 წლის მარტში Google- მა გამოაცხადა, რომ შეძლო 72 კუბიტიანი Bristlecone კვანტური პროცესორის აგება, რომელსაც გამოთვლითი შეცდომების დაბალი ალბათობა აქვს. კომპანიამ არ გაამჟღავნა მოწყობილობის დეტალები, მაგრამ ირწმუნება, რომ იგი აღწევს ”კვანტურ უპირატესობას”. Google სპეციალისტების აზრით, იმისათვის, რომ კვანტურმა კომპიუტერმა გადაჭრას პრობლემები, რომლებიც "ჩვეულებრივი" კომპიუტერებისთვის მიუწვდომელია, უნდა შესრულდეს შემდეგი პირობები: იგი უნდა შეიცავდეს მინიმუმ 49 კბიტს, "წრიული სიღრმე" უნდა აღემატებოდეს 40 კბიტს და ორ qubit ლოგიკურ ელემენტში შეცდომის ალბათობა არ უნდა აღემატებოდეს 0,5% -ს. კომპანიის წარმომადგენლებმა იმედი გამოთქვეს, რომ მომავალში შეძლებენ ამ ინდიკატორების მიღწევას. 

2018 წლის დეკემბერში გამოცხადდა ოპტიკური მიკროჩიპის შემუშავება, რომელიც მომავალში იგეგმება კვანტური კომპიუტერის კომპონენტის გამოყენებაში.

2019 წლის ოქტომბერში Google- მა გამოაცხადა, რომ მას შეეძლო 53 კბიტიანი კვანტური Sycamore პროცესორის აშენება და დემონსტრირება "კვანტური უპირატესობის" ჩვეულებრივ კომპიუტერებთან შედარებით 

D-Wave ადიაბატური კომპიუტერი

იხ.ვიდეო