I 2012, der sad i en varm pool, foreslog fysiker Seth Lloyd en kvanteinternetapplikation til Googles skabere, Sergey Brin og Larry Page. Han kaldte det Quoogle: en søgemaskine, der bruger matematik baseret på fysikken i subatomære partikler og viser resultater uden at kende selv spørgsmålene. Et sådant spring kræver en helt ny type hukommelse - den såkaldte QAMM eller kvantet tilfældig adgangshukommelse.
Selvom ideen fascinerede Brin og Page, forladte de den, fortalte Lloyd "Gizmodo". Ifølge ham mindede de ham om, at deres forretningsmodel er baseret på at vide alt om alle.
Men KOSU døde ikke som en idé. Moderne computere husker godt information i milliarder af bit, binære cifre svarende til enten nul eller en. RAM, eller hukommelse med tilfældig adgang, gemmer information i en kort periode på siliciumchips og tildeler hvert informationsstykke en bestemt adresse, som man kan få adgang til tilfældigt og i enhver rækkefølge til at henvise til den information senere. Dette gør computeren meget hurtigere, så din bærbare computer eller mobiltelefon straks kan komme til de data, der er gemt i RAM, ofte brugt af applikationer, i stedet for at søge efter dem på lager, hvilket er meget langsommere. Men engang i fremtiden kan computerprocessorer muligvis erstattes eller udvides med kvantecomputerprocessorer, maskiner, der er i stand til at indlejre kæmpe databaser.maskinlæring og kunstig intelligens. Kvantecomputere er stadig en ny teknologi, men hvis de nogensinde er i stand til at udføre disse potentielt lukrative algoritmer, har de brug for en helt ny måde at få adgang til RAM. De har brug for en Krop.
”KRAM kan være et fantastisk program, der gør kvanteenheder fra Google og IBM øjeblikkeligt nyttige,” fortalte Lloyd til Gizmodo.
Klassiske computere som ThinkPad, Iphone og de mest kraftfulde supercomputere udfører alle deres operationer ved at oversætte data til en eller mange kombinationer af bits, nuller og dem. Bit interagerer med hinanden og producerer i sidste ende en anden kombination af nuller og dem. Kvantecomputere producerer også slutresultatet i form af enere og nuller. Men når tællingen fortsætter, kommunikerer deres kvantebits eller qubits med hinanden på en ny måde gennem de samme fysiske love, der styrer elektroner. I stedet for bare at være nul eller en, kan hver kvbit begge være, når man tæller, ved hjælp af en matematisk ligning, der krypterer sandsynligheden for at få nul eller en kun, når man tester dens værdi. Flere qubits bruger mere komplekse ligninger,der henviser til kvbitværdier som enkelt matematiske objekter. Resultatet er en eller flere mulige binære strenge, hvis slutværdi bestemmes af sandsynlighederne i ligningerne.
Denne ulige matematiske tilgang - qubits forbliver ligninger, indtil du beregner dem, og så ser de ud som bits igen, men deres værdier kan også omfatte et element af tilfældighed - giver dig mulighed for at løse problemer, der traditionelt er vanskelige for computere. En sådan udfordring er nedbrydning af store tal til primtal, der bryder algoritmerne, der bruges til at lagre store mængder krypterede data - en udvikling, der kan være "katastrofal" for cybersikkerhed. Det kan også fungere som en ny måde at behandle store datasæt på, f.eks. Dem, der bruges i maskinlæring (f.eks. Avancerede ansigtsgenkendelsessystemer).
Kvantecomputere er stadig ikke bedre end konventionelle computere. IBM giver forskere og iværksættere adgang til en fungerende 20-qubit processor, og Rigetti til en 19-qubit processor, mens traditionelle supercomputere kan simulere kvantekræfter op til 50 qubits. På trods af dette meddelte fysiker John Preskil for nylig, at teknologien er på vej ind i en ny æra, hvor kvantecomputere snart vil være nyttige til mere end underholdende fysikeksperimenter. Den amerikanske regering tager kvanteteknologier alvorligt på grund af deres betydning for cybersikkerhed, og mange fysikere og programmører leder efter nye nicher til dem.
Mange forskere håber også at finde applikationer til kvantecomputere i udviklingen af kunstig intelligens og maskinlæring ved hjælp af kvantealgoritmer. Sådanne algoritmer er komplekse og involverer en betydelig mængde information, hvilket kræver et kvantealternativ til RAM: qRAM.
Salgsfremmende video:
Kvante RAM er ikke milliarder af bits, der er gemt i flere qubits. I stedet er det en måde for kvantecomputere at anvende deres kvanteoperationer på store lister over data, der findes i maskinlæringsproblemer. I sidste ende består almindelig RAM af data, som programmer har brug for at køre, og programmer kan få adgang til dem ved at specificere adressen på bitene - på samme måde kan du få summen af celler ved at skrive (A2 + B2) i stedet for at skrive numre hver gang. manuelt. Kvantealgoritmer bliver nødt til at få adgang til almindelig tilfældig adgangshukommelse på kvanteniveau - i den mest primitive forstand opretter de en superposition, hvor cellen er både A2 og B2 på samme tid, og først derefter, når beregningen er afsluttet, viser værdien af enten A2 eller B2. Der er intet kvante ved hukommelsen som sådan - kvante er den måde, du får adgang til og bruger den.
Faktisk, hvis du har en masse lagrede data - som for eksempel i databaser til træning af chatbots - kan der være en kvantealgoritme, der kan gøre mere end en almindelig computer, når det kommer til at søge gennem data eller en meddelelse om noget vigtigt. … Dette kan være meget indbringende for både finanssektoren og virksomheder som Google, og selvfølgelig kræver det kvante RAM.
En artikel om QRAM, skrevet af Lloyd og hans team for ti år siden, beskrev en måde at kun få adgang til de adresser i hukommelsen, der er nødvendige til superposition, ved hjælp af noget, de kaldte "kvantebrændkæden." Grundlæggende, da hver adresse i RAM kun er en række af bits, kan den tænkes som et forgrenings træ, hvor hver qubit er en markør, der fortæller computeren at dreje til venstre eller højre. Dette fungerer også på konventionelle computere, men en kvantecomputer med kun to valg vil uundgåeligt sammenfiltrere ekstra stier ved hver tur, hvilket i sidste ende fører til en utrolig stor og skrøbelig kvantetilstand, der let kan opløses i et ikke-kvantet miljø. Lloyd og hans kolleger foreslog en træstruktur,hvor hver gren automatisk holdes i standbytilstand, så computeren kun kan bevæge sig på højre eller venstre gren (side) for at få adgang til den ønskede hukommelse uden at introducere unødvendige oplysninger. Forskellen er ret teknisk, men den er designet til at reducere den krævede kraft til at løse denne type problemer i maskinlæring betydeligt.
"De fleste af de algoritmer, der bruges i forskning, kræver en form for kvantehukommelse," kommenterede Michelle Mosca, en videnskabsmand ved University of Waterloo i Canada, der også forskede i kvantehukommelse for Gizmodo. "Alt, der reducerer omkostningerne ved anvendt kvante-RAM, kan også dramatisk reducere tiden før fremkomsten af hverdagslige kvantecomputere."
Men vi er stadig på et meget, meget tidligt stadium i udviklingen af kvanteprogrammering. I dag virker den måde, gamle computere husker information på, næsten latterlig. RAM bestod af magnetiske sløjfer forbundet med ledninger, hvor hver sløjfe svarede til en bit, og orienteringen af magnetfeltet i spolen repræsenterede dens betydning. Den første kommercielt tilgængelige amerikanske computer, UNIVAC-I, var kendt for at lagre data ved at konvertere elektriske impulser til lydbølger ved hjælp af flydende kviksølv. Den hukommelse havde ingen tilfældig adgang - du kunne ikke få de data, du ønskede på noget tidspunkt, men kun i den rækkefølge, den blev gemt. Og det blev betragtet som banebrydende teknologi.
”Det var et kunstværk,” forklarede Chris Garcia, kurator for Computer History Museum. "På det tidspunkt prøvede de alt, hvad de kunne, og håbede, at noget af det ville fungere." På det tidspunkt var sådanne løsninger bedre end alle tidligere. I dag lagrer computere hukommelse på mikrochips lavet af et specielt materiale kaldet "halvledere", hvilket blev muligt ikke kun på grund af fremskridt inden for videnskab, men også takket være processer, der gjorde siliciumopbevaring meget billigere end opbevaring fra små magnetiske spoler.
Hvordan ser kvantehukommelsen ud? Det er sandsynligvis ikke på den måde, som Lloyd og kolleger forestillede sig det. På sidste års konference spottede fysikere, at feltet med kvanteberegning meget vel kan henvende sig til en anden analog af flydende flydende kviksølv. Vi vil helt sikkert have nye teknologiske og matematiske fremskridt, der optimerer computere og deres metoder til lagring af information.
Lloyd var enig i dette.”Jeg ville meget gerne se nogen sprede vores idé,” sagde han. "Hvis vi kunne oversætte almindelig information til en kvantetilstand, ville dette være en fantastisk anvendelse af kvantecomputere på kort sigt." Computere handler trods alt om mere end blot deres evne til at udføre fancy algoritmer. De gør det muligt at bruge disse algoritmer til at behandle og organisere data for at skabe noget nyttigt.
Og måske en dag vil vi virkelig bruge kvante Google.
Ryan F. Mandelbaum