O arvutikvant on programmeeritav seade, mis on võimeline toimima arvutusedja algoritmid kvantsüsteemidesse salvestatud teabe manipuleerimise ja lugemise kaudu, näiteks aatomid, molekulid, prootonid, elektronid ja footonid. Seda tüüpi arvutis bittikvant, mis oma olemuselt muudab seda tüüpi arvuti võimeliseks ülesannete täitmiseks see võtaks elektrooniliste arvutite abil tuhandeid või isegi miljoneid aastaid.
lugedaveel:Mis on mustad augud ja kuidas need toimivad?
Kuidas kvantarvuti töötab?
Sina arvutidkvant on täiesti erinevad tavalistest arvutitest, mis põhinevad läbimisel elektrivool väikeste seadmete kaudu pooljuhid, helistas transistorid. See uut tüüpi arvuti võib töötada kõige erinevamates kvantsüsteemides, kuid kõige populaarsemates rakendustes Loe pöörlemakvantomadus, mis esineb osakestes nagu prootonid, footonid ja elektronid.
Kvantarvuti taga olev loogika erineb ka veidi arvutites kasutatavast klassika, mis toimib loogiliste lausete kaudu, mille võimalikud tulemused on ainult numbrid 0 ja 1.
Elektrooniliste ja kvantarvutite erinevus seisneb selles, et: loodustõenäosuslik annab kvantfüüsika, enne kui loeme natukekvant, selle staatus võib olla mitte ainult 0 või 1, vaid ka ristmik nende osariikide vahel. Kvantarvutites on justkui vastused nagu jah, ei ja mõlemad tunnistati üheaegselt. Kui soovite kvantmaailma tõenäosusi paremini mõista, külastage meie teksti Heisenbergi ebakindluse põhimõte.
![53-bitine kvantprotsessor, mille Google on välja töötanud 2019. aastal. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Imelikku omadust, mis muudab kvantarvutid nii eriliseks, nimetatakse kokku kukkumaannabokupatsioonaastalLaine. Kõiki kvantsüsteeme kirjeldab täielikult vastav lainefunktsioon, kuid enne kui kvantsüsteemi vaatame, otsime sellest osa füüsiline ülevus mida saab mõõta (mass, elektrilaeng, magnetväli, näiteks), saab lainefunktsioon toetada nende koguste jaoks rohkem kui üks väärtus ja on tõenäosus, et kõiki neid väärtusi mõõdetakse.
Võiksite endalt küsida - mis on see eelis, kui te ei tea eelnevalt kvantmõõtme võimalikke väärtusi? Vastus on: näiteks enne mis tahes arvutuste tegemist tagasid kvantbitite olemuse, et võimaluste hulgas oli ka õige vastus. Teisisõnu võime öelda, et arvutil oli juba olemas pidada palju tulemusi, isegi enne arvutusvastuse saamist. See muudab aegarvutuslik mis kulub ka keeruliste probleemide lahendamisele drastiliselt vähenenud.
Vaataka: Mõned ajaloo tähtsamad füüsikud ja nende avastused
Kvantarvuti võimalused
Aga lõppude lõpuks, mida saaksime kvantarvutiga teha? Väga tõenäoline, kvantarvutid ei kasutata tühistel eesmärkidel nagu Interneti sirvimine või video vaatamine, kuna sel eesmärgil on elektroonilised arvutid üsna tõhusad, lisaks kvantarvutitest palju odavamad.
Kui aga räägime arvutusedkompleksid, nagu need, mis hõlmavad krüptograafiaaastalparoolidpangad, on kvantarvutite kasutamisest palju abi. Kui suudame kvantarvutid muuta täisfunktsionaalseteks seadmeteks, siis suudame simuleerima asjad, mida me pole kunagi arvanud võimalikuna, nagu Maa kliima dünaamika, galaktikate moodustumine, elusüsteemide simulatsioonid ja paljud muud võimalused.
Vaadake ka: Milline oli Einsteini osalemine aatomipommi tekitanud projektis?
Qubits - kvantbitid
Kvantbitte nimetatakse sageli kvitititeks (kvantbitid). Need kubitid kujutavad endast suurt hüpet elektrooniliste arvutite kasutatavatest bittidest: nad võivad olla olekud 0 ja 1 üheaegselt. Praktikas on see justkui kvantarvuti mahtuvus oleks bittide arvu suhtes eksponentsiaalne: 1-bitine kvantarvuti on samaväärne klassikalise 2-bitise elektroonilise arvutiga ja 2-bitine kvantarvuti on samaväärne 4-bitise arvutiga elektroonika. Vaadake allpool tabelit, mis seob kvantbittide võimsuse nende vastavusega klassikalistele bittidele:
Kvantbittide kogus |
Klassikaline bittide sobitamine |
1 kbit |
2 bitti |
2 kbiti |
4 bitti |
10 kbiti |
1024 bitti |
20 kbiti |
1048576 bitti |
64 kbiti |
1,84.1019 bitti |
512 kbiti |
1,34.10154 bitti |
Vaataka: Tähtsamad nimed ja suurimad avastused tänapäeva füüsikas
2019 kvantprotsessor
Hiljuti väitsid Google'i teadlased, et on jõudnud "kvantülimus", kuna nad suutsid 200 sekundiga läbi viia arvutuse, mille maailma kõige arenenum arvuti Tippkohtumine, IBM-ilt, kuluks umbes 10 000 aastat. Teadlaste läbiviidud katses kasutati 53 akbiiti, mis vastab umbes 10-le16 klassikalised bitid, kvantprotsessori täieliku töö tagamiseks hoiti arvutit väga madalatel temperatuuridel, umbes 20 mK (0,02 K).
Katse tulemustest võib järeldada, et masinaastalTuring, mis on teoreetiliselt universaalne ja mis suudab simuleerida mis tahes arvutuslikku mudelit, võib olla vale. Seda seetõttu, et klassikalised arvutid, mis põhinevad Turingi teoreetilisel komplektil, ei ole võimelised seda tegema kvantprotsessori täidetud ülesanded, vähemalt mitte sama kiirusega ega sama täpsus.
Pildikrediit
[1] loodus
Autor Rafael Hellerbrock
Füüsikaõpetaja
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/computacao-quantica.htm
