Обучение у квантового компьютера на основе атома

Доктор Правир Малик является основателем и главным технологом QIQuantum.

гетти

Квантовая теория оказалась одной из самых плодотворных научных теорий, поскольку она, бесспорно, привела к созданию технологии, которая помогла построить современную жизнь. Это потому, что по своей сути квантовая механика — это правила, управляющие тем, как атомы ведут себя, взаимодействуют друг с другом и взаимодействуют со светом. Конкретные устройства (транзисторы и полупроводники, лежащие в основе телекоммуникационных и вычислительных технологий), приложения (GPS, МРТ и лазеры) и дисциплины (химия) возникли из понимания квантовой механики.

Поэтому легко продолжать прыгать на подножку, когда следующий прорыв в квантовых приложениях — квантовые компьютеры — проецируется как неизбежный, и верить, что основа таких компьютеров — вероятностный динамизм, суперпозиция, запутанность — должна быть правдой. В конце концов, разве квантовая технология уже не зарекомендовала себя без сомнения?

Но, как я указывал в одной из своих предыдущих статей, именно такое мышление создает огромный пузырь, который продолжает увеличиваться в размерах. И, как я говорил в другой статье, индустрия квантовых вычислений задает все более и более глубокие вопросы — помимо того, что считается правильным или неправильным, — которые могут успешно перенаправить индустрию квантовых вычислений и обратить вспять трату миллиардов долларов, когда пузырь всплески.

Моя цель в этой статье — указать, что многие предполагаемые парадоксы и трудности, связанные с современной концепцией квантовых вычислений, такие как ограничения на размер квантовых компьютеров, мимолетность времени жизни квантовых состояний, нестабильность вентилей квантовых вычислений связанный с эффектом декогеренции и, следовательно, никогда не допускающий значимого уровня точности вычислений, может быть ненужным, и что может быть другой, более плодотворный путь вперед, если мы сосредоточимся на самых доступных, самых стабильных, самых продуктивных из существующих квантовых компьютеров: атом.

Атом

Атом, давайте вспомним, есть мир сам по себе.

Ведь атомы состоят из квантовых частиц. Их ядра состоят из кварков, связанных друг с другом действием бозонов. Электроны, другой тип квантовых частиц, существуют на стабильных орбитах вокруг ядра. Электроны могут существовать в нескольких наложенных друг на друга состояниях, и тот факт, что все атомы с одним и тем же атомным номером проявляют одни и те же свойства независимо от того, где во Вселенной они находятся, усиливает квантовое явление запутанности. Это также говорит о том, что время жизни квантовых состояний (таких как суперпозиция и запутанность, среди прочего) действительно сохраняется.

Но эта стабильная сущность находится в состоянии постоянного изменения из-за взаимодействия с фотонами или испускания их. Другими словами, атом подвержен постоянной динамике квантовых вычислений, поскольку свет (он же фотоны) постоянно меняет свое состояние. Таким образом, атом, возможно, является самым стабильным из квантовых компьютеров, надежно работающим в различных средах, а также доказывающим, что он не подвержен декогеренции, но при этом легко соединяется с другими атомами для создания сложных цепочек молекул, тем самым доказывая снова и снова , что масштабируемость квантовых компьютеров — естественный закон вещей.

Таким образом, возникает вопрос: если природа может легко и масштабно масштабировать квантовые компьютеры на основе атомов, которые постоянно проявляют суперпозицию и запутанность и остаются стабильными и вне капризов декогеренции, то почему ведущие компании, находящиеся в авангарде современных квантовых вычислений, не могут промышленность?

Учимся у атома

Возможный ответ заключается в том, что мы подходим к квантовым вычислениям с ограничительными предубеждениями. Например, наш доказанный успех в области цифровых вычислений, где мы продолжаем наблюдать множество полезных приложений, сформировал наше представление о том, как думать о вычислениях. Поэтому мы продолжаем подходить к вычислениям, происходящим в принципиально иной среде, с тем же мышлением и целями. Но квантовые вычисления, обязательно имеющие дело с областью, которая отделяет невидимое от видимого, должны предложить что-то другое, где, безусловно, есть что-то новое и принципиально творческое, что продолжает происходить. Более подробно я начинаю изучать возможности в своей книге «Квантовый компьютер императора».

Например, масштабируемость квантовых компьютеров на основе атомов, объединяющихся вместе для формирования цепочек функциональных молекул, уже предполагает, что саму математику и логику того, что происходит на квантовом уровне, нужно рассматривать иначе, чем подход, основанный на вероятности, основанный на кубитах. сегодня в центре задуманного фундамента квантовых вычислений.

В конце концов, видимое не появляется волшебным образом из невидимого. Логика обратной экстраполяции, согласно которой «функция», воплощаемая различными атомами, объединяющимися в молекулы, намекает на совершенно иной набор динамики функции, предшествующей форме, принимаемой в атомах, которая должна существовать на квантовых уровнях. Существует другой язык квантового уровня, который становится видимым, если сосредоточиться на функции атомов. Ведь атом с порядковым номером 47, в отличие, скажем, от 26, определяет возможное поведение (или функцию) серебра независимо от того, где оно может находиться.

Такие идеи можно использовать для создания другой архитектуры, которая на самом деле могла бы быть более полезной при создании квантовых компьютеров. Использование успеха квантового компьютера на основе атома также неизбежно снизит стоимость, связанную с созданием квантовых компьютеров. Но кроме того, функциональный язык на квантовом уровне также намекает на ряд других возможных ключевых принципов — помимо суперпозиции, запутанности, туннелирования и отжига, — которые должны существовать и должны использоваться, если квантовый компьютер должен начать имитировать природу.

Атом — это первая конкретная и стабильная структура, включающая в себя всю сложность квантовой динамики. Его тайны едва поняты, и миры за мирами продолжают строиться на его основе. Несомненно, свежий взгляд на это чудо творения через призму квантовой динамики также может позволить нам более творчески участвовать в конкретизации возможностей с помощью нового и другого жанра таких квантовых компьютеров на основе атомов.

Технологический совет Forbes — это сообщество только по приглашению для ИТ-директоров, технических директоров и руководителей технологических компаний мирового класса. Имею ли я право?