χρήση υπολογιστήποσοστό είναι η επιστήμη που μελετά την ανάπτυξη αλγόριθμοι και λογισμικά βασίζεται σε πληροφορίες που επεξεργάζονται από κβαντικά συστήματα, σαν άτομα, φωτόνια ή σωματίδιαυποατομικός. Σε αντίθεση με τους κλασικούς υπολογιστές, οι κβαντικοί υπολογιστές λειτουργούν σύμφωνα με τους πιθανοτικούς νόμους του κβαντική φυσική.
Οι δυνατότητες που παρέχει ο κβαντικός υπολογισμός ανοίγουν έναν νέο ορίζοντα για την τεχνολογική ανάπτυξη και επιτρέψτε μας να οραματιστούμε ένα μέλλον με υπολογιστές ικανούς να επιλύουν πιο περίπλοκες εργασίες σε συνεχώς αυξανόμενους καιρούς. ανήλικοι.
Κοίταεπίσης:Ανακαλύψεις φυσικής που συνέβησαν κατά λάθος
Τι είναι ο κβαντικός υπολογιστής;
Ο υπολογιστήποσοστό είναι μια μηχανή που μπορεί να είναι προγραμματισμένοςΓιαλύσειπροβλήματαλογικός, όπως και οι σημερινοί ηλεκτρονικοί υπολογιστές. Ενώ οι υπολογιστές μας χρησιμοποιούν το ηλεκτρικό ρεύμα που διατρέχει το τρανζίστορ Για να μιμηθούν τα bit 1 και 0, οι κβαντικοί υπολογιστές το κάνουν με βάση κβαντικές μετρήσεις, όπως επίπεδα ενέργειας ενός σμήνους ατόμων, οι κατευθύνσεις του πόλωση φωτονίων κ.λπ.
Πώς λειτουργεί η κβαντική υπολογιστική;
Η κβαντική υπολογιστική βασίζεται στην ανάπτυξη λογικών αλγορίθμων που μπορούν να εκτελεστούν από διαφορετικό τύπο υπολογιστή από έναν συμβατικό υπολογιστή. Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι εξαιρετικά σύνθετα μηχανήματα και αυτό εξαρτάται από ένα θερμική ισορροπία πολύ ευαίσθητο. Οι περισσότεροι από αυτούς τους υπολογιστές μπορούν να λειτουργούν μόνο σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, οπότε ψύχονται στους -272 ° C περίπου άζωτο ή υγρό ήλιο.
Αυτό συμβαίνει επειδή το κομμάτιαποσοστό(επίσης λέγεται qubits) πρέπει να είναι σε "συντονισμό" όλη την ώρα (τεχνικά, λέμε ότι πρέπει να είναι σε φάση) και οποιαδήποτε απότομη μεταβολή θερμοκρασίας μπορεί "ανακατέψτε τα".
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
Ο κλασικός υπολογισμός γίνεται μέσω κυκλωμάτων που καταγράφουν και ελέγχουν τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος. Σχεδόν μιλώντας, όταν το πέρασμα του ηλεκτρικό ρεύμα, ο υπολογιστής καταγράφει αυτές τις πληροφορίες με τη μορφή ενός bit, που μπορεί να είναι 0 ή 1. Όλες οι εργασίες που εκτελούνται από υπολογιστές λειτουργούν με χειρισμό αυτών των bit.
Στους κβαντικούς υπολογιστές, με τη σειρά τους, οι πληροφορίες λαμβάνονται από άλλα πράγματα, όπως η κατεύθυνση του γνέθω ενός ατόμου, η πόλωση ενός φωτονίου, τα επίπεδα ενέργειας ενός σμήνους ατόμων κ.λπ. Παρόλο που διαφέρουν μεταξύ τους, αυτά τα συστήματα έχουν ένα κοινό κοινό: διέπονται από τους νόμους της κβαντική φυσική.
Για να αναπτύξουμε μια βαθύτερη κατανόηση των κβαντικών υπολογιστών, πρέπει να γνωρίζουμε μερικά από τα παράξενα της κβαντικής μηχανικής, έτσι;
Δείτε επίσης:Η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg - Μία από τις πιο περίεργες αρχές στη Φυσική
Υπολογισμός και κβαντική μηχανική
Στο του νόμου που διέπουν τη συμπεριφορά των κβαντικών δυαδικών ψηφίων είναι εντελώς διαφορετικά από αυτά της κλασικής φυσικής.
Σύμφωνα με την κλασική φυσική, πριν ανοίξετε ένα κουτί που περιέχει λάμπα, αναμένονται μόνο δύο αποτελέσματα: η λυχνία θα είναι αναμμένη ή σβηστή. Ωστόσο, σύμφωνα με τους νόμους της κβαντικής μηχανικής, η κατάσταση της λάμπας δεν μπορεί να επιβεβαιωθεί χωρίς να την παρατηρηθεί άμεσα.
Εάν υποθέσουμε ότι η εν λόγω λάμπα είναι ένα κβαντικό αντικείμενο, πριν ανοίξουμε το κουτί, η κατάσταση της λάμπας θα είναι α συνδυασμός όλων των δυνατοτήτων. Τη στιγμή που άνοιξε το κουτί, όλοι οι συνδυασμοί καταστάσεων θα εξαφανίζονταν και η λυχνία θα αναλάμβανε μόνο μία από τις πιθανές διαμορφώσεις: ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση. Είναι σαν το κατάσταση άγνοιας για το τι μέσα στο κουτί θα έκανε την λάμπα να ανάβει και να σβήνει ταυτόχρονα, αλλά τι κάνει τη φύση να επιλέξει μία από τις πολιτείες; Δεν ξέρουμε.
Αυτό το χαρακτηριστικό της κβαντικής μηχανικής επιτρέπει στα qubits να αναλάβουν όλες τις πιθανές καταστάσεις προτού παρατηρηθούν. Στην πράξη, Το qubits λαμβάνει υπόψη το αποτέλεσμα μιας λειτουργίας ακόμη και πριν το κάνει πεπερασμένος, είναι σαν να μπορούσαμε να γνωρίζουμε το αποτέλεσμα ενός παιχνιδιού κεφαλών ή ουρών όταν το νόμισμα ήταν ακόμα στον αέρα.
Οι δυνατότητες της κβαντικής πληροφορικής προσφέρουν α τεράστιο υπολογιστικό κέρδος, δεδομένου ότι κάθε qubit είναι ισοδύναμο με 2 κλασικά bit, επομένως, ένας κβαντικός υπολογιστής που λειτουργεί με 64 bit ισοδυναμεί με έναν κλασικό υπολογιστή εξοπλισμένο με 264 bits (περίπου 1.8.1019 bits). Οι αριθμοί ενισχύουν μόνο ότι ο κβαντικός υπολογισμός είναι α μεγάλο στοίχημα για το μέλλον.
Κοίταεπίσης:7 ερωτήσεις που η φυσική δεν μπόρεσε να απαντήσει
Κβαντικός υπολογιστής σήμερα
Τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογική πρόοδος επέτρεψε τη δημιουργία του πρώτου επεξεργαστέςποσοστό λειτουργικός. Έκτοτε, η πρόοδος στην κατασκευή των κβαντικών μαρκών συμβαίνει με επιταχυνόμενο ρυθμό, εν μέρει λόγω του μεγάλου εμπορικού ενδιαφέροντος της βιομηχανίας. ασφάλεια,κρυπτονομισματα,τράπεζες,πανεπιστήμια και άλλοι.
Μεγάλες εταιρείες υπολογιστών όπως Google και το IBM, έχουν δημιουργήσει ακόμη πιο ισχυρούς κβαντικούς υπολογιστές. Η τελευταία έκδοση είναι ο κβαντικός υπολογιστής της Google, ο οποίος έχει "μόνο" 53 qubit. Αυτός ο υπολογιστής μπόρεσε να πραγματοποιήσει σε λίγα λεπτά έναν υπολογισμό που θα εκτελούσε ο γρηγορότερος υπολογιστής στον κόσμο σε τουλάχιστον 10.000 χρόνια.
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
HELERBROCK, Ραφαέλ. "Τι είναι η κβαντική υπολογιστική;"; Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm. Πρόσβαση στις 28 Ιουνίου 2021.
