изчислителна техникаквантов е науката, която изучава развитието на алгоритми и софтуеъри въз основа на информация, която се обработва от квантовите системи, като атоми, фотони или частицисубатомни. За разлика от класическите компютри, квантовите компютри работят според вероятностните закони на квантова физика.
Възможностите, предоставени от квантовите изчисления, отварят нов хоризонт за технологично развитие и ни позволяват да си представим бъдеще с компютри, способни да решават по-сложни задачи във все по-големи времена. непълнолетни.
Вижсъщо:Физически открития, които са възникнали случайно
Какво представлява квантовият компютър?
О компютърквантов е машина, която може да бъде планиранзарешаванепроблемилогично, както и днешните електронни компютри. Докато нашите компютри използват електрическия ток, който преминава през транзистори за да емулират битове 1 и 0, квантовите компютри го правят въз основа на квантови измервания, като например енергийни нива на клъстер от атоми, посоките на поляризация на фотони и т.н.
Как работят квантовите изчисления?
Квантовите изчисления се основават на разработването на логически алгоритми, които могат да бъдат изпълнявани от различен тип компютър от конвенционалния компютър. Квантовите компютри са изключително сложни машини и това зависи от a термичен баланс твърде деликатен. Повечето от тези компютри могат да работят само при много ниски температури, така че те се охлаждат до около -272 ° C посредством азот или течен хелий.
Това е така, защото битаквантов(също наричан кубити) те трябва да са в "настройка" през цялото време (технически ние казваме, че трябва да са във фаза) и всяко внезапно изменение на температурата може "разбъркайте ги".
Класическите изчисления се извършват чрез вериги, които регистрират и контролират преминаването на електрически ток. Грубо казано, когато преминаването на електрически ток, компютърът записва тази информация под формата на бит, който може да бъде 0 или 1. Всички задачи, изпълнявани от компютри, работят чрез манипулиране на тези битове.
В квантовите компютри от своя страна информацията се получава от други неща, като например посоката на въртене на атом, поляризацията на фотон, енергийните нива на клъстер атоми и т.н. Въпреки че се различават една от друга, тези системи имат едно общо нещо: се управляват от законите на квантова физика.
За да развием по-задълбочено разбиране на квантовите компютри, трябва да знаем някои от странностите на квантовата механика, нали?
Вижте също:Принципът на несигурността на Хайзенберг - един от най-любопитните принципи във физиката
Изчислителна и квантова механика
В закони управляващи поведението на квантовите битове са напълно различни от тези на класическата физика.
Според класическа физика, преди да отворите кутия, съдържаща лампа, се очакват само два резултата: лампата ще бъде включена или изключена. Въпреки това, според законите на квантовата механика, състоянието на лампата не може да бъде потвърдено, без да го наблюдавате директно.
Ако приемем, че въпросната лампа е квантов обект, преди да отворим кутията, състоянието на лампата ще бъде a комбинация от всички възможности. В момента, в който кутията се отвори, всички комбинации от състояния ще изчезнат и лампата ще приеме само една от възможните конфигурации: включена или изключена. Сякаш състояние на невежество за това какво има вътре в кутията би накарало крушката да се включва и изключва едновременно, но какво кара природата да избере едно от състоянията? Ние незнаем.
Тази характеристика на квантовата механика позволява на кубитите да приемат всички възможни състояния, преди да бъдат наблюдавани. На практика, qubits отчитат резултата от операция дори преди да е била завършен, все едно бихме могли да знаем резултата от игра на глави или опашки, когато монетата все още е във въздуха.
Възможностите на квантовите изчисления предлагат a огромна изчислителна печалба, тъй като всеки кубит е еквивалентен на 2 класически бита, следователно квантовият компютър, който работи с 64 бита, е еквивалентен на класически компютър, оборудван с 264 бита (около 1.8.1019 бита). Цифрите само подсилват, че квантовите изчисления са a голям залог за бъдещето.
Вижсъщо:7 въпроса физиката не е успяла да отговори
Квантовите изчисления днес
През последните години технологичният напредък позволи създаването на първия процесориквантов функционален. Оттогава напредъкът в изграждането на квантови чипове се случва с ускорени темпове, отчасти поради големия търговски интерес от страна на индустрията. безопасност,криптовалути,банки,университети и други.
Големи компютърни компании като Google и IBM, са произвели все по-мощни квантови компютри. Последната версия е квантовият компютър на Google, който има "само" 53 кубита. Този компютър успя да извърши за минути изчисление, което най-бързият компютър в света ще извърши за поне 10 000 години.
От Рафаел Хеллерброк
Учител по физика
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm