Компьютер читает рукописи

Под руководством китайских физиков компьютер нового поколения научился разбирать рукописные символы.

Основанный на теории квантовой механики, новый компьютер представляет собой не набор микросхем, а набор физических систем в квантовых состояниях. Элемент обычного компьютера – бит- может быть только в двух состояниях, а у квантового компьютера кубит (квантовый бит) –это вероятность двух состояний. Если представить аналогию со сном и бодрствованием, то бит может или спать, или бодрствовать. Кубит может одновременно и спать, и бодрствовать. То есть находиться между сном и явью. Идею замены битов на кубиты высказал еще в 1981 году Пол Бениофф, но только с 1998 года ученые близко подошли к решению этой проблемы, когда столкнулись с изучением многочастичных систем, подобных биологическим объектам.

Made из..

«Железом» квантового компьютера являются электроны, ионы, фотоны или любые элементарные частицы, для которых допустимы два квантовых состояния. Процесс обработки информации выглядит так – система кубитов с начальным состоянием подвергается унитарным преобразованиям, выполняющим логические операции. Аналогично регистрам обычного компьютера. Потом считывается конечное состояние кубитов, являющееся результатом. Опасность заключается в «запутанности» квантов – при измерении они могут непредсказуемым образом изменить свое состояние. Считывать информацию с кубитов надо так, чтобы избежать этой ошибки.

Китайские физики заполнили емкость органической жидкостью с наличием в ней изотопа углерода 13, потому что именно для этого изотопа существует точный метод спектроскопии изменения магнитных моментов ядер с ненулевым спином, базирующийся на их резонансном поглощении. Получилось, что вместо обычного элемента компьютера используется молекула органического вещества. Из-за слабого излучения каждой молекулы, информация снималась со всего объема жидкости.

Обучение квантов

На самом деле многозадачность обычного компьютера - это решение одной задачи, но за очень быстрое время, что создает иллюзию одновременного выполнения многих задач. Преимущество квантового компьютера в его действительной многозадачности. Из-за нахождения кубита в любой возможной суперпозиции двух базовых состояний, квантовый компьютер способен вычислять несколько задач одновременно.

По прогнозам ученых квантовый компьютер содержащий 30 кубитов может производить триллион операций в секунду, в то время как современный компьютер выдает лишь миллиард операций в секунду.

Обычная алгоритмизация для квантового компьютера не подходит. Для него существует целый ряд алгоритмов:

Гровера - для решения уравнений;

Залки-Визнера – для моделирования квантовой эволюции;

Шора – для разложения натуральных чисел;

Дойча-Йожи – для функционального анализа;

Саймона – для «черного ящика».

У китайских ученых получилось создать алгоритм для распознавания рукописного начертания букв. Для наглядности были выбраны цифры 6 и 9. В компьютер картинка передавалась в виде вектора, содержащего количество пикселей в отдельных частях изображения. Компьютер сопоставлял части изображения, их местоположение, и выдавал результат спектрального анализа. Пики, направленные вниз, воспринимались как «9», а вверх – как «6»

Первые успешные результаты вдохновили ученых на продолжения экспериментов с другими символами и их большим количеством, а также провести опыты не только с распознаванием, но и другими компьютерными операциями.