О компютърквантов е програмируемо устройство, което може да изпълнява изчисленияи алгоритми чрез манипулиране и четене на информация, съхранявана в квантови системи, като напр атоми, молекули, протони, електрони и фотони. В този тип компютър, битаквантов, които по своята същност правят този тип компютър способен да изпълнява задачи това ще отнеме хиляди или дори милиони години, за да бъдат направени от електронни компютри.
ПрочетиПовече ▼:Какво представляват черните дупки и как работят?
Как работи квантовият компютър?
Вие компютриквантов са напълно различни от обикновените компютри, които се основават на преминаване електрически ток чрез малки устройства полупроводници, Наречен транзистори. Този нов тип компютър може да работи от най-разнообразните квантови системи, но най-популярните реализации прочетете въртене, квантово свойство, присъстващо в частици като протони, фотони и електрони.
Логиката зад квантовия компютър също е малко по-различна от това, което се използва в компютрите класици, които действат чрез логически изречения, чиито възможни резултати са само числата 0 и 1.
Разликата между електронните и квантовите компютри се дължи на природатавероятностен дава квантова физика, преди да прочетем малкоквантов, състоянието му може да бъде не само 0 или 1, но и пресичане между тези държави. Сякаш в квантовите компютри отговори като да, не и и двата са били допуснати едновременно. Ако искате да разберете по-добре вероятностите на квантовия свят, посетете нашия текст на Принципът на несигурността на Хайзенберг.
![53-кубитов квантов процесор, разработен от Google през 2019 г. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Нарича се странното свойство, което прави квантовите компютри толкова специални колапсдавапрофесияввълна. Всички квантови системи са напълно описани чрез съответна вълнова функция, но преди да разгледаме квантовата система, търсейки някои от нейните физическо величие които могат да бъдат измерени (маса, електрически заряд, магнитно поле, например), вълновата функция може да поддържа повече от една стойност за всяко от тези количества и има вероятност всяка от тези стойности да бъде измерена.
Не спирайте сега... Има още след рекламата;)
Може би се питате - какво е предимството да не знаете предварително възможните стойности на квантовата мярка? Отговорът е: например преди да се правят изчисления, естеството на квантовите битове гарантира, че верният отговор е сред възможностите. С други думи, можем да кажем, че компютърът вече е имал разгледа много резултати, дори преди да получите отговор на изчислението. Това прави времеизчислителна която се изразходва и за решаване на сложни проблеми драстично намалена.
Вижсъщо: Някои от най-важните физици в историята и техните открития
Квантови компютърни възможности
Но в крайна сметка какво бихме могли да направим с квантов компютър? Много вероятно, квантовите компютри няма да се използва за тривиални цели като сърфиране в интернет или гледане на видео, тъй като за тези цели електронните компютри са доста ефективни, освен че са много по-евтини от квантовите компютри.
Когато обаче говорим за изчислениякомплекси, като тези, включващи криптографиявпаролибанки, използването на квантови компютри ще бъде от голяма помощ. Ако успеем да направим квантовите компютри напълно функционални устройства, ще можем симулират неща, които никога не сме смятали за възможни, като динамиката на климата на Земята, образуването на галактики, симулациите на живи системи и много други възможности.
Вижте също: Какво беше участието на Айнщайн в проекта, породил атомната бомба?
Qubits - квантовите битове
Квантовите битове често се наричат кубити (квантови битове). Тези кубити представляват огромен скок от битовете, използвани от електронните компютри: те може да има състояния 0 и 1 едновременно. На практика, сякаш капацитетът на квантовия компютър е експоненциален спрямо броя на битовете: 1-битов квантов компютър е еквивалентно на класически 2-битов електронен компютър, а 2-битовият квантов компютър е еквивалентен на 4-битов компютър електроника. Вижте по-долу таблица, която свързва капацитета на квантовите битове с тяхното съответствие с класическите битове:
Количество квантови битове |
Класическо съвпадение на битовете |
1 кубит |
2 бита |
2 кубита |
4 бита |
10 кубита |
1024 бита |
20 кубита |
1048576 бита |
64 кубита |
1,84.1019 бита |
512 кубита |
1,34.10154 бита |
Вижсъщо: Най-важните имена и най-големите открития в съвременната физика
2019 квантов процесор
Наскоро изследователите на Google твърдят, че са достигнали до "квантово надмощие", защото те успяха да извършат за 200 секунди изчисление, което най-напредналият компютър в света, Връх, от IBM, ще отнеме около 10 000 години. Експериментът, проведен от изследователите, използва 53 кубита, което съответства на около 1016 класически битове, за да поддържа квантовият процесор напълно функциониращ, компютърът се поддържаше при много ниски температури, около 20 mK (0,02 K).
Резултатите, получени от експеримента, предполагат, че концепцията зад машинавТюринг, че теоретично е универсално и може да симулира всеки изчислителен модел, може да е погрешно. Това е така, защото класическите компютри, базирани на теоретичния набор на Тюринг, не са в състояние да изпълняват задачи, изпълнявани от квантовия процесор, поне не със същата скорост, нито със същата точност.
Кредит за изображение
[1] природата
От Рафаел Хеллерброк
Учител по физика
