výpočetníkvantová je věda, která studuje vývoj algoritmy a software na základě informací zpracovávaných kvantovými systémy, jako atomy, fotony nebo částicesubatomární. Na rozdíl od klasických počítačů fungují kvantové počítače podle pravděpodobnostních zákonů z kvantová fyzika.
Možnosti poskytované kvantovou výpočetní technikou otevírají nový horizont technologického rozvoje a dovolte nám představit si budoucnost s počítači schopnými řešit složitější úkoly ve stále rostoucí době. nezletilí.
Dívej setaky:Fyzikální objevy, ke kterým došlo náhodou
Co je to kvantový počítač?
Ó počítačkvantová je stroj, který může být naplánovánoprořešitproblémylogický, stejně jako dnešní elektronické počítače. Zatímco naše počítače používají elektrický proud, který prochází skrz tranzistory emulovat bity 1 a 0, kvantové počítače to dělají na základě kvantových měření, jako např energetické hladiny shluku atomů, směry polarizace fotonů atd.
Jak funguje kvantové výpočty?
Kvantové výpočty jsou založeny na vývoji logických algoritmů, které lze provádět jiným typem počítače než běžným počítačem. Kvantové počítače jsou extrémně složité stroje a to závisí na a tepelná bilance příliš delikátní. Většina z těchto počítačů může pracovat pouze při velmi nízkých teplotách, takže jsou pomocí chlazeny na přibližně -272 ° C dusík nebo tekuté hélium.
Je to proto, že bitykvantová(také zvaný qubits) musí být neustále „naladěni“ (technicky říkáme, že musí být ve fázi) a jakákoli náhlá změna teploty může "zamíchat je".
Klasické výpočty se provádějí prostřednictvím obvodů, které registrují a řídí průchod elektrického proudu. Zhruba řečeno, když průchod elektrický proudpočítač zaznamená tyto informace v podobě bitu, který může být 0 nebo 1. Všechny úkoly prováděné počítači fungují manipulací s těmito bity.
V kvantových počítačích se zase informace získávají z jiných věcí, jako je například směr roztočit atomu, polarizace fotonu, energetické hladiny shluku atomů atd. Přestože se tyto systémy od sebe liší, mají jednu věc společnou: se řídí zákony kvantová fyzika.
Abychom lépe porozuměli kvantovým počítačům, potřebujeme znát některé podivnosti kvantové mechaniky, že?
Podívejte se také:Heisenbergův princip nejistoty - jeden z nejzvědavějších principů ve fyzice
Výpočet a kvantová mechanika
Na zákony řízení chování kvantových bitů se zcela liší od chování klasické fyziky.
Podle klasická fyzikaPřed otevřením krabice obsahující lampu se očekávají pouze dva výsledky: lampa se rozsvítí nebo zhasne. Podle zákonů kvantové mechaniky však nelze stav lampy potvrdit, aniž bychom jej přímo pozorovali.
Pokud předpokládáme, že dotyčná lampa je kvantovým objektem, byl by stav lampy před otevřením krabice a kombinace všech možností. V okamžiku, kdy byla schránka otevřena, všechny kombinace stavů zmizí a lampa bude předpokládat pouze jednu z možných konfigurací: zapnuto nebo vypnuto. Je to, jako by podmínka nevědomosti o tom, co je uvnitř krabičky, by způsobilo, že se žárovka rozsvěcuje a zhasíná současně, ale proč si příroda vybrala jeden ze států? Nevíme.
Tato vlastnost kvantové mechaniky umožňuje qubitům před pozorováním převzít všechny možné stavy. V praxi, qubits považuje výsledek operace ještě předtím, než byla hotovo„Je to, jako bychom mohli znát výsledek hry hlav nebo ocasů, když byla mince stále ve vzduchu.
Možnosti kvantového výpočtu nabízejí a obrovský výpočetní zisk, protože každý qubit odpovídá 2 klasickým bitům, je kvantový počítač, který pracuje se 64 bity, ekvivalentní klasickému počítači vybavenému 264 bity (přibližně 1.8.1019 bitů). Čísla jen posilují, že kvantové výpočty jsou a velká sázka do budoucna.
Dívej setaky:Sedm otázek, na které fyzika nedokázala odpovědět
Kvantové výpočty dnes
V posledních letech umožnil technologický pokrok vytvoření prvního procesorykvantová funkční. Od té doby probíhá pokrok v konstrukci kvantových čipů zrychleným tempem, zčásti kvůli velkému komerčnímu zájmu průmyslu. bezpečnost,kryptoměny,banky,vysoké školy a další.
Velké počítačové společnosti jako např Google a IBM, vyrobili stále výkonnější kvantové počítače. Posledním vydáním je kvantový počítač Google, který má „pouze“ 53 qubitů. Tento počítač dokázal během několika minut provést výpočet, který by nejrychlejší počítač na světě provedl za nejméně 10 000 let.
Autor: Rafael Hellerbrock
Učitel fyziky
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm