arvutaminekvant on teadus, mis uurib algoritmid ja tarkvarad kvantsüsteemide poolt töödeldava teabe põhjal, meeldib aatomid, footonid või osakesedsubatoomiline. Erinevalt klassikalistest arvutitest töötavad kvantarvutid vastavalt tõenäosusseadustele kvantfüüsika.
Kvantarvutuste pakutavad võimalused avavad uue horisondi tehnoloogia arenguks ja võimaldage meil ette kujutada tulevikku arvutitega, mis suudavad üha keerulisemaid ülesandeid lahendada üha kasvavatel aegadel. alaealised.
Vaataka:Füüsika avastused, mis juhtusid kogemata
Mis on kvantarvuti?
O arvutikvant on masin, mis saab olla ajastatudeestlahendadaprobleemeloogiline, nagu ka tänapäeva elektroonilised arvutid. Kuigi meie arvutid kasutavad elektrivoolu, mis jookseb läbi transistorid bittide 1 ja 0 jäljendamiseks teevad kvantarvutid seda kvantmõõtmiste põhjal, näiteks energiatase aatomite klastri suunad polarisatsioon footonite jms
Kuidas kvantarvutus töötab?
Kvantarvutus põhineb loogiliste algoritmide väljatöötamisel, mida saab käivitada teist tüüpi arvuti kui tavaline arvuti. Kvantarvutid on
äärmiselt keerukad masinad ja see sõltub a termiline tasakaal liiga õrn. Enamik neist arvutitest saab töötada ainult väga madalatel temperatuuridel, mistõttu jahutatakse need temperatuuril umbes -272 ° C lämmastik või vedel heelium.Seda seetõttu, et bittikvant(nimetatud ka qubits) nad peavad kogu aeg olema "häälestuses" (tehniliselt ütleme, et nad peavad olema faasis) ja kõik äkilised temperatuurimuutused võivad "segage neid".
Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)
Klassikaline arvutus toimub vooluringide kaudu, mis registreerivad ja kontrollivad elektrivoolu läbimist. Jämedalt öeldes, kui läbipääsu elektrivool, salvestab arvuti selle teabe natuke kujul, mis võib olla 0 või 1. Kõik arvutite tehtud ülesanded töötavad nende bittidega manipuleerides.
Kvantarvutites saadakse teavet omakorda muudest asjadest, näiteks pöörlema aatomi, footoni polarisatsioon, aatomite klastri energiatase jne. Vaatamata nende erinevusele on neil süsteemidel üks ühine omadus: on reguleeritud kvantfüüsika.
Kvantarvutite sügavama mõistmise arendamiseks peame teadma mõningaid kvantmehaanika veidrusi, kas pole?
Vaadake ka:Heisenbergi ebakindluse põhimõte - üks kõige kurioossemaid põhimõtteid füüsikas
Arvutamine ja kvantmehaanika
Kell seadused kvantbitite käitumise reguleerimine on klassikalise füüsika omast täiesti erinev.
Vastavalt klassikaline füüsika, enne lampi sisaldava kasti avamist on oodata ainult kahte tulemust: lamp põleb või kustub. Kvantmehaanika seaduste kohaselt ei saa aga lambi olekut kinnitada ilma seda otseselt jälgimata.
Kui eeldame, et kõnealune lamp on kvantobjekt, oleks enne kasti avamist lambi olek kõigi võimaluste kombinatsioon. Karbi avamise hetkel kõik olekukombinatsioonid kaovad ja lamp eeldab ainult ühte võimalikest konfiguratsioonidest: sisse või välja. See on justkui teadmatuse seisund selle kohta, mis kasti sees oleks, paneks lambipirn korraga sisse ja välja, kuid mis paneb looduse valima ühe osariigi seast? Me ei tea.
See kvantmehaanika omadus võimaldab qubitidel enne vaatlemist eeldada kõigi võimalike olekute olemasolu. Praktikas, qubitid arvestavad operatsiooni tulemust juba enne seda valmis, justkui võiksime teada pea- või sabamängu tulemust, kui münt oli veel õhus.
Kvantarvutamise võimalused pakuvad a tohutu arvutuslik juurdekasv, kuna iga kubit võrdub 2 klassikalise bitiga, on kvantarvuti, mis töötab 64 bitiga, samaväärne 2-ga varustatud klassikalise arvutiga64 bitti (umbes 1.8.1019 bitti). Numbrid ainult kinnitavad, et kvantarvutus on a suur panus tulevikuks.
Vaataka:7 küsimust, millele füüsika pole suutnud vastata
Kvantarvutus täna
Viimastel aastatel võimaldas tehnoloogiline areng luua esimese töötlejadkvant funktsionaalne. Sellest ajast alates on kvantkiipide ehitamine edenenud kiiremini, osaliselt tööstuse suure kaubandushuvi tõttu. ohutus,krüptorahad,pangad,ülikoolides ja teised.
Suured arvutiettevõtted nagu Google ja IBM, on tootnud üha võimsamaid kvantarvuteid. Viimane väljaanne on Google'i kvantarvuti, millel on "ainult" 53 kbiti. See arvuti suutis minutite jooksul läbi arvutada, et maailma kiireim arvuti töötab vähemalt 10 000 aasta jooksul.
Autor Rafael Hellerbrock
Füüsikaõpetaja
Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:
HELERBROCK, Rafael. "Mis on kvantarvutus?"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm. Juurdepääs 28. juunil 2021.
