ComputerQuanten ist die Wissenschaft, die die Entwicklung von Algorithmen und Software basierend auf Informationen, die von Quantensystemen verarbeitet werden, mögen Atome, Photonen oder Partikelsubatomar. Im Gegensatz zu klassischen Computern arbeiten Quantencomputer nach den Wahrscheinlichkeitsgesetzen von Quantenphysik.
Die Möglichkeiten des Quantencomputing eröffnen einen neuen Horizont für die technologische Entwicklung und ermöglichen es uns, uns eine Zukunft mit Computern vorzustellen, die in der Lage sind, in immer komplexeren Zeiten immer komplexere Aufgaben zu lösen. Minderjährige.
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Was ist ein Quantencomputer?
Ö ComputerQuanten ist eine Maschine, die sein kann geplantzumlösenProblemelogisch, ebenso wie die heutigen elektronischen Computer. Während unsere Computer den elektrischen Strom verwenden, der durch die Transistoren um die Bits 1 und 0 zu emulieren, tun es Quantencomputer basierend auf Quantenmessungen, wie z Energieniveaus eines Atomclusters, die Richtungen von Polarisation von Photonen usw.
Wie funktioniert Quantencomputing?
Quantum Computing basiert auf der Entwicklung logischer Algorithmen, die von einem anderen Computertyp als einem herkömmlichen Computer ausgeführt werden können. Quantencomputer sind extrem komplexe Maschinen und das hängt von a. ab Wärmebilanz zu zart. Die meisten dieser Computer können nur bei sehr niedrigen Temperaturen betrieben werden, daher werden sie mit Hilfe von Stickstoff- oder flüssiges Helium.
Dies liegt daran, dass BitsQuanten(auch genannt Qubits) Sie müssen die ganze Zeit "abstimmen" (technisch sagen wir, dass sie in Phase sein müssen), und jede plötzliche Temperaturänderung kann variation "mischt sie".
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Klassisches Rechnen erfolgt über Schaltkreise, die den Durchgang von elektrischem Strom registrieren und steuern. Grob gesagt, wenn der Durchgang der elektrischer Strom, zeichnet der Computer diese Informationen in Form eines Bits auf, das 0 oder 1 sein kann. Alle von Computern ausgeführten Aufgaben funktionieren durch die Manipulation dieser Bits.
In Quantencomputern wiederum werden Informationen aus anderen Dingen gewonnen, wie etwa der Richtung des rotieren eines Atoms, die Polarisation eines Photons, die Energieniveaus eines Atomclusters usw. Obwohl sie sich voneinander unterscheiden, haben diese Systeme eines gemeinsam: unterliegen den Gesetzen der Quantenphysik.
Um ein tieferes Verständnis von Quantencomputern zu entwickeln, müssen wir einige der Seltsamkeiten der Quantenmechanik kennen, oder?
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Informatik und Quantenmechanik
Beim Gesetze die das Verhalten von Quantenbits bestimmen, unterscheiden sich völlig von denen der klassischen Physik.
Laut der klassische Physik, bevor Sie eine Schachtel mit einer Lampe öffnen, werden nur zwei Ergebnisse erwartet: Die Lampe ist an oder aus. Nach den Gesetzen der Quantenmechanik lässt sich der Zustand der Lampe jedoch nicht ohne direkte Beobachtung feststellen.
Wenn wir annehmen, dass die fragliche Lampe ein Quantenobjekt ist, bevor wir die Schachtel öffnen, wäre der Zustand der Lampe a box Kombination aller Möglichkeiten. Sobald die Box geöffnet wurde, verschwanden alle Kombinationen von Zuständen und die Lampe nahm nur eine der möglichen Konfigurationen an: an oder aus. Es ist, als ob die Unwissenheit über den Inhalt der Schachtel würde die Lampe gleichzeitig an- und ausgehen, aber warum wählt die Natur einen der Zustände? Wir wissen nicht.
Diese Eigenschaft der Quantenmechanik ermöglicht es Qubits, alle möglichen Zustände einzunehmen, bevor sie beobachtet werden. In der Praxis, Qubits berücksichtigen das Ergebnis einer Operation, noch bevor sie durchgeführt wurde fertig, ist es, als ob wir das Ergebnis eines Kopf- oder Zahlspiels wissen könnten, als die Münze noch in der Luft war.
Die Möglichkeiten des Quantencomputings bieten a enormer Rechengewinn, da jedes Qubit 2 klassischen Bits entspricht, daher entspricht ein Quantencomputer, der mit 64 Bit arbeitet, einem klassischen Computer mit 264 Bits (ca. 1.8.1019 Bit). Die Zahlen bekräftigen nur, dass Quantencomputing a große Wette für die Zukunft.
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Quantencomputer heute
In den letzten Jahren ermöglichte der technologische Fortschritt die Schaffung des ersten ProzessorenQuanten funktional. Seitdem vollzieht sich der Fortschritt beim Bau von Quantenchips in rasantem Tempo, auch aufgrund des großen kommerziellen Interesses der Industrie. Sicherheit,Kryptowährungen,Banken,Universitäten und andere.
Große Computerfirmen wie z Google und der IBM, haben immer leistungsfähigere Quantencomputer hervorgebracht. Die neueste Version ist Googles Quantencomputer, der "nur" 53 Qubits hat. Dieser Computer war in der Lage, innerhalb von Minuten eine Berechnung durchzuführen, die der schnellste Computer der Welt in mindestens 10.000 Jahren durchführen würde.
Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer
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HELERBROCK, Rafael. "Was ist Quantencomputer?"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm. Zugriff am 28. Juni 2021.
