O computerkvante er en programmerbar enhed, der er i stand til at udføre beregningerog algoritmer gennem manipulation og læsning af information gemt i kvantesystemer, såsom atomermolekyler protoner, elektroner og fotoner. I denne type computer, bitskvante, som efter sin art gør denne type computer i stand til at udføre opgaver det ville tage tusinder eller endog millioner af år at lave elektroniske computere.
Læsmere:Hvad er sorte huller, og hvordan fungerer de?
Hvordan fungerer kvantecomputeren?
Du computerekvante er helt forskellige fra almindelige computere, som er baseret på passering elektrisk strøm gennem små enheder halvledere, hedder transistorer. Denne nye type computer kan arbejde fra de mest forskellige kvantesystemer, dog de mest populære implementeringer Læs spin, en kvanteegenskab til stede i partikler såsom protoner, fotoner og elektroner.
Logikken bag kvantecomputeren er også lidt anderledes end hvad der bruges i computere klassikere, der fungerer gennem logiske sætninger, hvis mulige resultater kun er tallene 0 og 1.
Forskellen mellem elektroniske og kvantecomputere skyldes, at natursandsynligt giver kvantefysik, inden vi læser bitkvante, dens status kan ikke kun være 0 eller 1, men også vejkryds mellem disse stater. Det er som om i kvantecomputere svar som ja, nej, og begge blev optaget samtidigt. Hvis du ønsker bedre at forstå sandsynligheden for kvanteverdenen, skal du besøge vores tekst på Heisenbergs usikkerhedsprincip.
![53-qubit kvanteprocessor, udviklet af Google i 2019. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Den mærkelige egenskab, der gør kvantecomputere så specielle kaldes falde sammengiverbeskæftigelseibølge. Alle kvantesystemer er fuldstændigt beskrevet af en respektiv bølgefunktion, men inden vi ser på et kvantesystem og ser efter nogle af dets fysisk storhed der kan måles (masse, elektrisk ladning, magnetisk felt, for eksempel), kan bølgefunktionen understøtte mere end en værdi for hver af disse mængder og der er sandsynligheder for, at hver af disse værdier måles.
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen;)
Du spørger måske dig selv - hvad er fordelen ved ikke at kende på forhånd de mulige værdier af et kvantemål? Svaret er: inden kvantificeringsbit beregnet for eksempel, sikrede karakteren af kvantebits, at det rigtige svar var blandt mulighederne. Med andre ord kan vi sige, at computeren allerede havde betragtede mange resultater, selv inden du får svaret på beregningen. Dette forårsager tidberegningsmæssig der bruges enten på at løse komplekse problemer drastisk reduceret.
Seogså: Nogle af de vigtigste fysikere i historien og deres opdagelser
Quantum Computer muligheder
Men når alt kommer til alt, hvad kunne vi gøre med en kvantecomputer? Meget sandsynligt, kvantecomputere vil ikke blive brugt til trivielle formål som at surfe på internettet eller se en video, da elektroniske computere til disse formål er ret effektive ud over at være meget billigere end kvantecomputere.
Men når vi taler om beregningerkomplekser, som dem, der involverer kryptografiiadgangskoderbanker, vil brugen af kvantecomputere være til stor hjælp. Hvis vi er i stand til at gøre kvantecomputere til fuldt funktionelle enheder, vil vi være i stand til det simulere ting, vi aldrig troede var mulige, som Jordens klimadynamik, galaksedannelse, simuleringer af levende systemer og mange andre muligheder.
Se også: Hvad var Einsteins deltagelse i det projekt, der gav anledning til atombomben?
Qubits - kvantebitene
Kvantbits kaldes ofte qubits (quantum bits). Disse qubits repræsenterer et stort spring fra de bits, der bruges af elektroniske computere: de kan have tilstande 0 og 1 samtidigt. I praksis er det som om kvantecomputerens kapacitet er eksponentiel i forhold til antallet af bits: en 1-bit kvantecomputer svarer til en klassisk 2-bit elektronisk computer og en 2-bit kvantecomputer svarer til en 4-bit computer elektronik. Se nedenfor en tabel, der relaterer kapaciteten af kvantebits til deres korrespondance med klassiske bits:
Mængde kvantebit |
Klassisk bit matching |
1 qubit |
2 bits |
2 qubits |
4 bits |
10 qubits |
1024 bits |
20 qubits |
1048576 bits |
64 qubits |
1,84.1019 bits |
512 qubits |
1,34.10154 bits |
Seogså: De vigtigste navne og de største opdagelser i moderne fysik
2019 Quantum Processor
For nylig hævdede Google-forskere at have nået "kvanteoverherredømme", fordi de var i stand til på 200 sekunder at udføre en beregning, som den mest avancerede computer i verden, Topmøde, fra IBM, ville tage cirka 10.000 år. Eksperimentet udført af forskerne brugte 53 qubits, svarende til ca. 1016 klassiske bits, for at holde kvanteprocessoren fuldt funktionsdygtig, blev computeren holdt ved meget lave temperaturer, omkring 20 mK (0,02 K).
Resultaterne opnået ved eksperimentet antyder, at konceptet bag maskineiTuring, der teoretisk er universel og i stand til at simulere enhver beregningsmodel, kunne være forkert. Dette skyldes, at klassiske computere, baseret på Turings teoretiske sæt, ikke er i stand til at udføre opgaver udført af kvanteprocessoren, i det mindste ikke med samme hastighed eller med den samme præcision.
Billedkredit
[1] natur
Af Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
