«Данные — это не информация, информация — это не знание, знание — это не понимание, понимание — не мудрость». — Клиффорд Столл.
«Правильный способ прочитать эту знаменитую цитату — это не обязательно информация; информация не обязательно означает знание и т. д. », — объясняет профессор Джефф Прайд, ведущий исследовательского центра Griffith Center for Quantum Dynamics.
Но могут ли быть данные или информация, которая обязательно не является знанием? Есть ли какая-то точка в информации, которая не может быть известна?
«Ну, получается, что ответ « да » будет правильным и именно по этой причине мы пытаемся построить квантовые компьютеры», — говорит профессор Прайд.
Что такое квант
До начала 90-х годов применение квантовой физики было в основном для понимания материи микроскопического масштаба. Но несколько первопроходцев поняли, что квантовая материя не просто имеет странные физические свойства, но также может иметь принципиально разные типы данных, квантовую информацию.
Основной единицей квантовой информации является квантовый бит или кубит. Обычный бит может иметь только два значения: 0 и 1. Кубит, напротив, может существовать в этих состояниях, но также бесконечно много других состояний между 0 и 1. Но вы пытаетесь превратить квантовые данные в знания, в нечто, что вы может действительно знать, когда он измеряется,
он находится только в состоянии 0 или состоянии 1 — все остальные состояния квантовых данных «обрушиваются».
Эти квантовые данные, которые исчезают при измерении, могут казаться совершенно бесполезными. Но в 1994 году Питер Шор теоретически показал, что, если у вас достаточно кубитов, вы можете совместно манипулировать ими, чтобы, когда вы их измеряете,
бит, который вы получаете, решает некоторые проблемы быстрее, чем любой мыслимый обычный компьютер. Из этого вышла идея квантовых вычислений с исследованиями по всему миру относительно наилучшего способа построения квантового компьютера. Теперь, двадцать лет спустя, квантовые компьютеры уже не просто идея, но и на пути к реальности.
Две школы
Как правило, есть две школы мысли о наилучшем подходе к построению квантового компьютера. Профессор Прайд исследует фотоны — одиночные частицы света как средство переноса квантовой информации. В то время как его коллега профессор Дэйв Кельпински, также с Центром квантовой динамики, исследует ионы (заряженные атомы), которые захвачены электричеством как наиболее перспективный строительный блок для обработки квантовой информации.
Профессор Джефф Прайд
Существует старая пословица о продуктах и услугах, в которых говорится: «Быстро, хорошо, дешево — выберите два!» Независимо от среды для хранения кубитов, фотонов или ионов, они должны иметь возможность эффективно обрабатывать информацию, иметь низкие частоты ошибок и иметь возможность передавать информацию. Ни одна из технологий в настоящее время не способна доставить все три. Ионы работают с низкими частотами ошибок и информацией о процессах эффективно, но нелегко использовать для передачи информации. Фотоны передают информацию со скоростью света,
а также демонстрируют работу с низкой ошибкой, но обработка информации на данный момент менее эффективна. «Существует определенная конкуренция между технологиями, чтобы увидеть, какие из них будут лучше всего создавать квантовый компьютер», — говорит профессор Прайд. «Но у Гриффита это дружеское соревнование — мы сотрудничаем и подталкиваем друг друга, чтобы поправиться».
Гибридные решения
Одним из возможных результатов квантовой компьютерной гонки является гибридная технология, в которой фотоны передают квантовые данные по сети стационарных узлов, которые используют захваченные ионные кубиты, используя природные силы обоих подходов. Он также использует природные силы Кельпински и Приде и их сотрудников и коллег.
«Во многом наши коллективные знания и технологии делают нас уникальными в мире», — говорит профессор Кельпински.
Ожидается, что квантовые компьютеры принесут значительные улучшения производительности для задач от разрыва кода до математического моделирования, с потенциальными приложениями в области наук от биотехнологии и энергетики до наноматериалов и обеспечения междугородной связи.
«Квантовые данные — это то, о чем вы будете слышать в будущем гораздо больше», — заключает профессор Прайд.
