Ο υπολογιστήποσοστό είναι μια προγραμματιζόμενη συσκευή με δυνατότητα εκτέλεσης υπολογισμοίκαι αλγόριθμοι μέσω του χειρισμού και της ανάγνωσης των πληροφοριών που αποθηκεύονται σε κβαντικά συστήματα, όπως άτομα, μόρια, πρωτόνια, ηλεκτρόνια και φωτόνια. Σε αυτόν τον τύπο υπολογιστή, κομμάτιαποσοστό, η οποία, από τη φύση της, καθιστά αυτόν τον τύπο υπολογιστή ικανό να εκτελεί εργασίες που θα χρειαστούν χιλιάδες ή και εκατομμύρια χρόνια για να γίνουν από ηλεκτρονικούς υπολογιστές.
ανάγνωσηπερισσότερο:Τι είναι οι μαύρες τρύπες και πώς λειτουργούν;
Πώς λειτουργεί ο κβαντικός υπολογιστής;
Εσείς Υπολογιστέςποσοστό είναι εντελώς διαφορετικοί από τους συνηθισμένους υπολογιστές, οι οποίοι βασίζονται στο πέρασμα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω μικρών συσκευών ημιαγωγοί, που ονομάζεται τρανζίστορ. Αυτός ο νέος τύπος υπολογιστή μπορεί να λειτουργήσει από τα πιο διαφορετικά κβαντικά συστήματα, ωστόσο, από τις πιο δημοφιλείς εφαρμογές Διαβάστε το γνέθω, μια κβαντική ιδιότητα που υπάρχει σε σωματίδια όπως πρωτόνια, φωτόνια και ηλεκτρόνια.
Η λογική πίσω από τον κβαντικό υπολογιστή είναι επίσης λίγο διαφορετική από αυτή που χρησιμοποιείται στους υπολογιστές κλασικά, τα οποία λειτουργούν μέσω λογικών προτάσεων των οποίων τα πιθανά αποτελέσματα είναι μόνο οι αριθμοί 0 και 1.
Η διαφορά μεταξύ ηλεκτρονικών και κβαντικών υπολογιστών οφείλεται σε αυτό φύσηπιθανοτική δίνει κβαντική φυσική, προτού διαβάσουμε το κομμάτιποσοστό, Η κατάστασή του μπορεί να είναι όχι μόνο 0 ή 1, αλλά και το σημείο τομής μεταξύ αυτών των κρατών. Είναι σαν σε κβαντικούς υπολογιστές, απαντήσεις όπως ναι, όχι και και οι δύο έγιναν δεκτές ταυτόχρονα. Εάν θέλετε να κατανοήσετε καλύτερα τις πιθανότητες του κβαντικού κόσμου, επισκεφθείτε το κείμενό μας στο Η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg.
![Κβαντικός επεξεργαστής 53-qubit, που αναπτύχθηκε από την Google το 2019. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Η παράξενη ιδιότητα που κάνει τους κβαντικούς υπολογιστές τόσο ξεχωριστούς ονομάζεται κατάρρευσηδίνεικατοχήσεκύμα. Όλα τα κβαντικά συστήματα περιγράφονται πλήρως από μια αντίστοιχη κυματοσύνθεση, αλλά προτού εξετάσουμε ένα κβαντικό σύστημα, αναζητώντας μερικά από τα φυσικό μεγαλείο που μπορεί να μετρηθεί (μάζα, ηλεκτρικό φορτίο, μαγνητικό πεδίο, για παράδειγμα), η λειτουργία κύματος μπορεί να υποστηρίξει περισσότερες από μία τιμές για καθεμία από αυτές τις ποσότητες και υπάρχουν πιθανότητες να μετρηθεί κάθε μία από αυτές τις τιμές.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
Ίσως να αναρωτιέστε - ποιο είναι το πλεονέκτημα να μην γνωρίζετε εκ των προτέρων τις πιθανές τιμές ενός κβαντικού μέτρου; Η απάντηση είναι: πριν κάνετε οποιουσδήποτε υπολογισμούς, για παράδειγμα, η φύση των κβαντικών bits εξασφάλισε ότι η σωστή απάντηση ήταν μεταξύ των δυνατοτήτων. Με άλλα λόγια, μπορούμε να πούμε ότι ο υπολογιστής είχε ήδη θεωρούνται πολλά αποτελέσματα, ακόμη και πριν λάβετε την απάντηση του υπολογισμού. Αυτό προκαλεί το χρόνοςυπολογιστικός που δαπανάται για την επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων, είτε μειώθηκε δραστικά.
Κοίταεπίσης: Μερικοί από τους πιο σημαντικούς φυσικούς στην ιστορία και τις ανακαλύψεις τους
Κβαντικές δυνατότητες υπολογιστή
Αλλά τελικά, τι θα μπορούσαμε να κάνουμε με έναν κβαντικό υπολογιστή; Πολύ πιθανό, οι κβαντικοί υπολογιστές δεν θα χρησιμοποιηθεί για ασήμαντους σκοπούς όπως η περιήγηση στο Διαδίκτυο ή η παρακολούθηση ενός βίντεο, καθώς, για τους σκοπούς αυτούς, οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές είναι αρκετά αποδοτικοί, εκτός από το ότι είναι πολύ φθηνότεροι από τους κβαντικούς υπολογιστές.
Ωστόσο, όταν μιλάμε για υπολογισμοίσυγκροτήματα, όπως αυτά που περιλαμβάνουν το κρυπτογράφησησεκωδικοί πρόσβασηςτράπεζες, η χρήση κβαντικών υπολογιστών θα βοηθήσει πολύ. Εάν είμαστε σε θέση να κάνουμε τους κβαντικούς υπολογιστές πλήρως λειτουργικές συσκευές, θα είμαστε σε θέση προσποιούμαι πράγματα που ποτέ δεν σκεφτήκαμε ότι είναι δυνατά, όπως η δυναμική του κλίματος της Γης, ο σχηματισμός γαλαξιών, οι προσομοιώσεις των ζωντανών συστημάτων και πολλές άλλες δυνατότητες.
Δείτε επίσης: Ποια ήταν η συμμετοχή του Αϊνστάιν στο έργο που προκάλεσε την ατομική βόμβα;
Qubits - τα κβαντικά bit
Τα κβαντικά bit ονομάζονται συχνά qubits (κβαντικά bit). Αυτά τα qubits αντιπροσωπεύουν ένα τεράστιο άλμα από τα bit που χρησιμοποιούνται από ηλεκτρονικούς υπολογιστές: μπορεί να έχει καταστάσεις 0 και 1 ταυτόχρονα. Στην πράξη, είναι σαν η χωρητικότητα του κβαντικού υπολογιστή να είναι εκθετική σε σχέση με τον αριθμό των bit: ένας κβαντικός υπολογιστής 1-bit είναι ισοδύναμο με έναν κλασικό ηλεκτρονικό υπολογιστή 2-bit και ένας κβαντικός υπολογιστής 2-bit ισοδυναμεί με έναν υπολογιστή 4-bit ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ. Δείτε παρακάτω έναν πίνακα που συσχετίζει τη χωρητικότητα των κβαντικών bits με την αντιστοιχία τους με τα κλασικά bits:
Ποσότητα κβαντικών bits |
Κλασική αντιστοίχιση bit |
1 qubit |
2 bits |
2 qubit |
4 bits |
10 qubit |
1024 μπιτ |
20 qubit |
1048576 bits |
64 qubit |
1,84.1019 κομμάτια |
512 qubits |
1,34.10154 κομμάτια |
Κοίταεπίσης: Τα πιο σημαντικά ονόματα και οι μεγαλύτερες ανακαλύψεις στη Σύγχρονη Φυσική
Κβαντικός επεξεργαστής 2019
Πρόσφατα, ερευνητές της Google ισχυρίστηκαν ότι έχουν φτάσει στο "κβαντική υπεροχή", επειδή μπόρεσαν να πραγματοποιήσουν, σε 200 δευτερόλεπτα, έναν υπολογισμό ότι ο πιο προηγμένος υπολογιστής στον κόσμο, το Κορυφή, από την IBM, θα διαρκούσε περίπου 10.000 χρόνια. Το πείραμα που πραγματοποιήθηκε από τους ερευνητές χρησιμοποίησε 53 qubit, που αντιστοιχούσαν σε περίπου 1016 κλασικά bits, για να διατηρηθεί ο κβαντικός επεξεργαστής σε πλήρη λειτουργία, ο υπολογιστής διατηρήθηκε σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, περίπου 20 mK (0,02 K).
Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από το πείραμα υποδηλώνουν ότι η ιδέα πίσω από το μηχανήσεTuring, ότι θεωρητικά είναι καθολική και ικανή να προσομοιώσει οποιοδήποτε υπολογιστικό μοντέλο, θα μπορούσε να είναι λάθος. Αυτό συμβαίνει επειδή οι κλασικοί υπολογιστές, με βάση το θεωρητικό σύνολο του Turing, δεν είναι σε θέση να εκτελέσουν το εργασίες που εκτελούνται από τον κβαντικό επεξεργαστή, τουλάχιστον όχι με την ίδια ταχύτητα ούτε με την ίδια ακρίβεια.
Πιστωτική εικόνα
[1] φύση
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
