Ö ComputerQuanten ist ein programmierbares Gerät, das in der Lage ist, Berechnungenund Algorithmen durch die Manipulation und das Lesen von Informationen, die in Quantensystemen gespeichert sind, wie z Atome, Moleküle, Protonen, Elektronen und Photonen. Bei dieser Art von Computer BitsQuanten, die diese Art von Computer von Natur aus in die Lage versetzen, Aufgaben auszuführen das würde Tausende oder sogar Millionen von Jahren dauern, um von elektronischen Computern hergestellt zu werden.
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Wie funktioniert der Quantencomputer?
Sie ComputersQuanten sind völlig anders als gewöhnliche Computer, die auf Passing basieren elektrischer Strom durch kleine Geräte Halbleiter, namens Transistoren. Dieser neue Computertyp kann mit den unterschiedlichsten Quantensystemen arbeiten, jedoch mit den beliebtesten Implementierungen Lies das rotieren, eine Quanteneigenschaft, die in Teilchen wie Protonen, Photonen und Elektronen.
Die Logik hinter dem Quantencomputer unterscheidet sich auch ein wenig von der, die in Computern verwendet wird Klassiker, die mit logischen Sätzen arbeiten, deren mögliche Ergebnisse nur die Zahlen 0 und sind 1.
Der Unterschied zwischen elektronischen und Quantencomputern besteht darin, dass NaturWahrscheinlichkeitsrechnung gibt Quantenphysik, bevor wir das lesen bisschenQuanten, sein Status kann nicht nur 0 oder 1 sein, sondern auch der Überschneidung zwischen diesen Staaten. Es ist, als ob in Quantencomputern Antworten wie Ja, Nein und beides gleichzeitig zugelassen würden. Wenn Sie die Wahrscheinlichkeiten der Quantenwelt besser verstehen möchten, besuchen Sie unseren Text auf der Heisenbergsches Unsicherheitsprinzip.
![53-Qubit-Quantenprozessor, 2019 von Google entwickelt. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Die seltsame Eigenschaft, die Quantencomputer so besonders macht, heißt ZusammenbruchgibtBesetzungimWelle. Alle Quantensysteme werden vollständig durch eine jeweilige Wellenfunktion beschrieben, aber bevor wir uns ein Quantensystem ansehen, suchen wir nach einigen seiner körperliche Größe die gemessen werden können (Masse, elektrische Ladung, magnetisches Feld, zum Beispiel), kann die Wellenfunktion unterstützen mehr als ein Wert für jede dieser Größen und es gibt Wahrscheinlichkeiten, dass jeder dieser Werte gemessen wird.
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Sie fragen sich vielleicht – was ist der Vorteil, die möglichen Werte eines Quantenmaßes nicht im Voraus zu kennen? Die Antwort lautet: Bevor zum Beispiel Berechnungen angestellt wurden, stellte die Natur der Quantenbits sicher, dass die richtige Antwort zu den Möglichkeiten gehörte. Mit anderen Worten, wir können sagen, dass der Computer bereits berücksichtigt viele Ergebnisse, noch bevor Sie die Antwort der Berechnung erhalten. Dies verursacht die Zeitrechnerisch die auch für die Lösung komplexer Probleme ausgegeben werden drastisch reduziert.
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Möglichkeiten des Quantencomputers
Aber was könnten wir schließlich mit einem Quantencomputer anfangen? Sehr wahrscheinlich, die Quantencomputer wird nicht für triviale Zwecke verwendet wie das Surfen im Internet oder das Ansehen eines Videos, da elektronische Computer für diese Zwecke sehr effizient sind und zudem viel billiger als Quantencomputer sind.
Wenn wir jedoch über. sprechen BerechnungenKomplexe, wie die, die die KryptographieimPasswörterBanken, wird der Einsatz von Quantencomputern eine große Hilfe sein. Wenn wir in der Lage sind, Quantencomputer voll funktionsfähige Geräte herzustellen, werden wir in der Lage sein simulieren Dinge, die wir nie für möglich gehalten hätten, wie die Klimadynamik der Erde, die Bildung von Galaxien, Simulationen lebender Systeme und viele andere Möglichkeiten.
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Qubits - die Quantenbits
Quantenbits werden oft als Qubits (Quantenbits) bezeichnet. Diese Qubits stellen einen großen Sprung gegenüber den von elektronischen Computern verwendeten Bits dar: Sie kann gleichzeitig die Zustände 0 und 1 haben. In der Praxis ist es so, als ob die Kapazität des Quantencomputers im Verhältnis zur Anzahl der Bits exponentiell ist: ein 1-Bit-Quantencomputer entspricht einem klassischen 2-Bit-Elektronikcomputer und ein 2-Bit-Quantencomputer entspricht einem 4-Bit-Computer Elektronik. Siehe unten eine Tabelle, die die Kapazität von Quantenbits mit ihrer Entsprechung mit klassischen Bits in Beziehung setzt:
Anzahl Quantenbits |
Klassisches Bit-Matching |
1 Qubit |
2 Bit |
2 Qubits |
4 Bit |
10 Qubits |
1024 Bit |
20 Qubits |
1048576 Bit |
64 Qubits |
1,84.1019 Bits |
512 Qubits |
1,34.10154 Bits |
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2019 Quantenprozessor
Kürzlich behaupteten Google-Forscher, die "Quantenüberlegenheit", weil sie in 200 Sekunden eine Berechnung durchführen konnten, die der fortschrittlichste Computer der Welt, der Gipfel, von IBM, würde etwa 10.000 Jahre dauern. Das von den Forschern durchgeführte Experiment verwendete 53 Qubits, was etwa 10. entspricht16 klassische Bits, um den Quantenprozessor voll funktionsfähig zu halten, wurde der Computer bei sehr niedrigen Temperaturen um 20 mK (0,02 K) gehalten.
Die Ergebnisse des Experiments legen nahe, dass das Konzept hinter der MaschineimTuring, die theoretisch universell ist und jedes Rechenmodell simulieren kann, könnte falsch sein. Dies liegt daran, dass klassische Computer, die auf dem theoretischen Satz von Turing basieren, nicht in der Lage sind, die Aufgaben des Quantenprozessors, zumindest nicht mit der gleichen Geschwindigkeit oder mit der gleichen Präzision.
Bildnachweis
[1] Natur
Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer
