Kvantumszámítógépek működése
Вставка
- Опубліковано 27 вер 2024
- A kvantumszámítógépek a kvantummechanika elvein alapulnak, és a hagyományos bináris bitek helyett qubiteket használnak, amelyek egyszerre lehetnek nulla és egy állapotban (szuperpozíció). Az összefonódás révén a qubitek egymáshoz kapcsolódnak, így az egyik qubit állapotának mérése azonnal meghatározza a másikét. Ez a párhuzamos számítások révén jelentősen növeli a számítási kapacitást, lehetővé téve olyan komplex problémák megoldását, amelyekre a hagyományos számítógépek nem képesek. A kvantumszámítógépek potenciálisan forradalmasíthatják a titkosítást, gyógyszerfejlesztést és optimalizálási problémák megoldását. Ugyanakkor jelenleg kihívásokkal küzdenek, mint a hibatűrés és a qubitek instabilitása, de folyamatos fejlesztésekkel egyre közelebb kerülünk a kvantumtechnológia széles körű alkalmazásához.
Na de. Ha a quantum lényege, hogy bármilyen állapotot felvehet, akkor honnan tudjuk, hogy hibás állapotot vett fel? Ha hibásnak találja a gép az állapotot és kijavítja, akkor vajon jó eredményt kapunk? Vagy azt amit elvárunk?
Ez olyan mintha egy embertől az Igen választ várnánk és amikor Nem-et mond, akkor kijavítjuk. 🤣Amúgy a videó sok mindent elmond, csak a gép működését nem. Valamint a videóban vágási hiba is van.
Nagyon jó a kérdés. :)
Honnan tudjuk, hogy hibás az állapot?
A kvantumrendszerek rendkívül érzékenyek a környezetükre, és könnyen felléphetnek hibák, amelyek megváltoztatják a qubitek állapotát. Ezeket a hibákat "kvantumhibáknak" nevezzük. A kvantumhibák észleléséhez a kutatók olyan technikákat fejlesztettek ki, amelyek lehetővé teszik a qubitek állapotának ellenőrzését anélkül, hogy megmérnék őket (és ezzel megzavarnák a számítást). Ezek a technikák gyakran redundáns információ kódolását alkalmazzák a qubitek állapotába, így a hibák észlelhetők és kijavíthatók.
Ha kijavítjuk a hibát, jó eredményt kapunk?
A kvantumhiba-javítás célja pontosan az, hogy biztosítsa a számítás helyességét a hibák ellenére is. Ha a hibákat sikeresen észleljük és kijavítjuk, akkor elméletileg a kvantum számítógépnek a helyes eredményt kellene adnia. Azonban a kvantumhiba-javítás még mindig aktív kutatási terület, és a jelenlegi módszerek nem tökéletesek. Minél több qubit van egy rendszerben, és minél hosszabb a számítás, annál nagyobb a valószínűsége annak, hogy a hibák felhalmozódnak, és a hibajavítás sikertelen lesz.
Összefoglalva, a kvantumhiba-javítás kritikus fontosságú a kvantum számítógépek gyakorlati alkalmazásához. Bár a jelenlegi módszerek még nem tökéletesek, a kutatók folyamatosan dolgoznak a fejlesztésükön. A jövőben a kvantumhiba-javítás lehetővé teheti, hogy a kvantum számítógépek olyan komplex problémákat oldjanak meg, amelyek meghaladják a klasszikus számítógépek képességeit.
@@NetTanar De ha egy bizonyos eredményt várunk és onnan tudjuk, hogy helytelen az állapot, mert nem azt kapjuk, akkor minek is a számítógép? Hiszen pont arra akarjuk használni, hogy kiszámolja amit mi nem tudunk. És ha amiatt gondolják helytelennek az állapotot, mert az elvárt eredmény is hibás? A kvantum számítógép lényege és a hibajavítás mint filozófiai kérdés vetül fel. Ha az én agyam azt mondja, hogy tedd, mert azt számolja ki, akkor a külső parancsadó azt várja eredményül, hogy ne tegyem, akkor ki fog javítani? Holott az én számításom a helyes? Ha meg nem javít ki és helytelenül döntök? Digitális esetben értelmezhető a hibajavítás, mert ott van egy ellenőrző kód és egy ismert rendszer állapota meghatározható 2 adat segítségével. Azonban a kvantum állapot bármi lehet. Vagy nem?
Ez egy nagyon érdekes és mély kérdés a kvantumszámítógépek és a hibajavítás kapcsán. A kvantumszámítógépek működése és a qubitek állapota valóban sokkal komplexebb, mint a klasszikus számítógépeké. Nézzük meg részletesebben.
Előre is elnézést ha ismétlem önmagam.
A kvantumszámítógépek qubitjei szuperpozícióban lehetnek, ami azt jelenti, hogy egyszerre több állapotban is létezhetnek. Ez a tulajdonság teszi lehetővé, hogy a kvantumszámítógépek bizonyos problémákat sokkal gyorsabban oldjanak meg, mint a klasszikus számítógépek.
A kvantumszámítógépek hibajavítása valóban bonyolultabb, mivel a kvantumállapotok érzékenyek a környezeti zavarokra (dekoherencia). A kvantumhibajavító kódok (pl. Shor-kód, Steane-kód) célja, hogy detektálják és korrigálják ezeket a hibákat anélkül, hogy a kvantumállapotot teljesen megsemmisítenék.
Ha egy kvantumszámítógép eredménye eltér az elvárttól, az több okból is lehet. Lehet, hogy a számítás során hiba történt, vagy az elvárt eredmény maga is hibás volt. Ezért fontos a kvantumalgoritmusok és hibajavító technikák folyamatos fejlesztése.
A kvantumszámítógépek és a hibajavítás területe még mindig aktív kutatási terület, és sok kérdésre még nincs végleges válasz. Azonban a kvantumhibajavító kódok és a kvantumalgoritmusok fejlesztése folyamatosan halad előre, hogy megbízhatóbbá tegyék a kvantumszámítógépek működését.
A történelem során egyetlen technológia sem volt aminek során ne lett volna számlatan kérdés,
ezek ma már egyszerűnek és kézenfekvőnek tűnnek de egykor mindegyikkel kapcsolatban száz vagy ezernyi kérdés volt miközben az átlag emberek nem értették mi történik, vegyünk csak egy olyan alapvető dolgot mint az elektromosság ami egykoron varázslatnak tűnt.
@@janyjozsef A kvantumbitek eredendő hibája az, hogy bármiféle művelet, vagy véletlen beavatkozás az adott qbitet alkotó részecske állapotának változásával is jár. Sajnos az egyik buktatója, és ezért szenvedtek sokat a fizikusok kvatumösszefonódás bizonyításával, hogy bármilyen részecske egy adott állapotának megismeréséhez, fizikailag be kell avatkozni, hogy meghatározható legyen az állapota. Ez viszont az adott részecske állapotának változásával jár, ami viszont kihat a vele fizikailag nem kölcsönható korelált párjára is. Csak úgy és akkor lehetünk biztosak abban, hogy egy eredmény amit kapunk, azaz eredmény, amit elvárunk, azaz valamikor előzőleg szándékosan mi állítottuk be, ha pontosan tudjuk azt, hogy az utolsó állapotváltozást mi idéztük elő és hogy annak mi volt az eredménye. Következésképpen jelenleg még a legfejlettebb qbitek is egymástól függetlenül rengeteg másolattal dolgoznak, és egy qbitet a róla készült számos másolaton is elvégzett kiolvasás által adott eredmény alapján, statisztikailag határoznak meg. Azaz ha mondjuk az adott qbit és az ő másolatainak 99,9%-a együtt mondjuk 0 eredményt adnak a kiolvasáskor, akkor az eredményt 0-nak tekinthetjük. A hibák tehát statisztikai alapon kimutathatóak, és ez alapján javíthatóak. Pont ez miatt nincsenek ma még sok ezer, vagy tízezer qbites kvantumszámítógépek, mivel minden egyes qbit úgy kell felépüljön, hogy egymással korelációban lévő részecskepárokat kell százassával tartalmazzon, hogy aztán ez a sok qbit egy qbitet alkotva, statisztikailag elfogadható hibaszázalékon belül értékelhető 1 qbitet jelentsen, amiről nagy valószínűséggel kijelenthető, hogy a kiolvasáskor azt az eredményt tartalmazza, amit elvárunk tőle.
Tehát igen, elvárt értéket kell kiolvasni, mint minden számítógépnél a memóriából. Tehát egy olyan értéket, amiről tudjuk, hogy azt vagy mi tettük abba a memóriacelába "qbit"-be, vagy egy számítási művelet eredményeként és nem egy véletlen fizikai folyamat eredményeként kerültek oda.
Ha jól tudom, bár erre nem tenném le a nagyesküt, de valaha olyasmit olvastam ebben a témában (hozzátéve sok ével ezelőtt) hogy jelenleg 1 qbit-et, nagyjából 512 részecskepár alkot, amire azért van szükség, hogy statisztikailag értékelhető, tehát megfelelő választ adjon a kiolvasása.
Ha jól tudom volt erről valamikor az Atomcsill-en is előadás, hogy pontosan hogyan is épülnek fel egyes qubitek fizikai értelemben és milyen, mert többféle megoldást dolgoztak ki, a ma létező néhány, vagy néhányszáz qbites kvantumszámítógépekre.
Ezt sosem fogom megérteni. :(
(Ha több állapota lehet egyidejűleg egy qbitnek, akkor honnan a rákból lehet tudni a pillanatnyi értékeket, pl. változók értékét?)
A "pillanatnyi értékek" kérdése a kvantum bitek (qubitek) esetében valóban bonyolult.
- Szuperpozíció: A qubitek nem csak 0 vagy 1 értéket vehetnek fel, hanem ezeknek a szuperpozíciójában is lehetnek. Ez azt jelenti, hogy bizonyos értelemben egyszerre mindkét értéket hordozzák, amíg meg nem méred őket.
- Mérés: A kvantummechanika egyik alapelve, hogy a mérés pillanatában a qubit "összeomlik" egy konkrét állapotba (0 vagy 1). Ez a folyamat alapvetően véletlenszerű, de a szuperpozícióban lévő állapotok valószínűsége befolyásolja az eredményt.
- Kvantumalgoritmusok: A kvantum számítógépek nem úgy működnek, mint a klasszikus számítógépek. Nem egyszerűen "belekukkanthatsz" a qubitekbe a számítás során. A kvantumalgoritmusok úgy vannak megtervezve, hogy a szuperpozíció és az összefonódás jelenségeit kihasználva manipulálják a qubiteket, így a végső mérés nagy valószínűséggel a helyes eredményt adja.
- Változók értéke: A kvantumprogramozásban a változók értéke gyakran nem egyetlen qubithez kapcsolódik, hanem több qubit összetett állapotához. A kvantumalgoritmusok úgy manipulálják ezeket az állapotokat, hogy a végső mérés a kívánt információt szolgáltassa.
😃😃😃😃😃
Jó kis videó volt. Köszönöm.
"A Google demonstrálta a kvantum fölényt, vagyis olyan számítást hajtott végre, amit egy hagyományos számítógép nem tudna megoldani ésszerű idő alatt." Ok! És honnan tudták, hogy az eredmény az helyes? Hogyan ellenőrizték le?
Ez egy kiváló kérdés, és a kvantumfölény demonstrálásának egyik legfontosabb aspektusa! A kvantumfölény igazolásához a Google-nek meg kellett győződnie arról, hogy a kvantum számítógépük által adott eredmény helyes, és hogy egy klasszikus számítógép valóban nem tudta volna előállítani azt ésszerű időn belül.
- Speciális probléma kiválasztása: A Google egy olyan speciális problémát választott, amelyről tudták, hogy a kvantum számítógépek sokkal hatékonyabban tudják megoldani, mint a klasszikus számítógépek. Ez a probléma a véletlenszerű kvantumáramkörök mintavételezése volt.
- Klasszikus számítógéppel történő szimuláció: A Google a lehető legnagyobb mértékben szimulálta a kvantum számítógép működését klasszikus szuperszámítógépeken. Ez lehetővé tette számukra, hogy összehasonlítsák a kvantum számítógép eredményeit a klasszikus számítógépek által előállított eredményekkel kisebb problémaméretek esetén.
- Extrapoláció: A klasszikus szimulációk alapján a Google megbecsülte, hogy mennyi időbe telne egy klasszikus számítógépnek a kvantum számítógép által megoldott probléma méretének megoldása. Ez az extrapoláció azt mutatta, hogy egy klasszikus számítógépnek rendkívül hosszú időre lenne szüksége (évek vagy akár évezredek) a probléma megoldásához.
- Statisztikai elemzés: A kvantum számítógép által előállított eredmények statisztikai elemzését is elvégezték. Ez biztosította, hogy az eredmények megfelelnek a várt mintáknak, és nem véletlenszerű zajból származnak.
Fontos megjegyezni, hogy a kvantumfölény demonstrálása nem jelenti azt, hogy a kvantum számítógépek máris mindenben jobbak a klasszikus számítógépeknél. Ez csak azt mutatja, hogy vannak olyan speciális problémák, amelyeket a kvantum számítógépek sokkal hatékonyabban tudnak megoldani.
Szerintem az sem érti, aki kitalálta.
Ha értik, miért nincs "kvantumszámítógép"?????!!
Lesz itt ránk még szükség?😮
szerintem lesz.
Ez igy tényleg csak misztifikálás általi felmagasztalása a dolognak matematika értése nélkül nem tudjuk mi ez. Leegyszerűsített példák kellenének .
A qwantum izé majd kitalája, hogy ET -nek vannak e tökei. És a ki amu fekete lyukat dugja e!? 🤔
?
@@NetTanar Erre a zagyvaságr még a kérdőjel is tulzásm
Ez mit jelent, a macska szarnyas dorombolasanak alacsonyfrekvencias aspektusa, zizzengytyus macskoid zsiraf jellegu? Vagy kvantumteleportal, mint Coraline macskaja a vilagok kozott,esetleg portalon kozlekedik?
Naugye,hujesegeket en is tok irni😝
Kvatum Latin elnevezés Jelentése Tömeg!
Esetleg a Schrödinger egyenlet és a hullámfüggvény alapvető szintű bemutatása segithetett volna a megértésben? Biztos nem vagyok benne, de lehet.🙂
De egyébként meg nagyon köszi a videót! Szerintem hasznos nagyon.
én köszönöm hogy megnézted, jól esik a pozitív visszajelzés :)
Ez inkább a felhasználási lehetőségról szólt, nem a működésről
🤯Remek volt🤩