O tietokonekvantti on ohjelmoitava laite, joka pystyy toimimaan laskelmatja algoritmit käsittelemällä ja lukemalla kvanttijärjestelmiin tallennettuja tietoja, kuten atomeja, molekyylit, protonit, elektronit ja fotonit. Tämäntyyppisessä tietokoneessa bittiäkvantti, jotka luonteensa vuoksi tekevät tämän tyyppisestä tietokoneesta kykenevän suorittamaan tehtäviä että sähköisten tietokoneiden tekeminen vie tuhansia tai jopa miljoonia vuosia.
lukealisää:Mitä ovat mustat aukot ja miten ne toimivat?
Kuinka kvanttitietokone toimii?
Sinä tietokoneitakvantti ovat täysin erilaisia kuin tavalliset tietokoneet, jotka perustuvat läpäisyyn sähkövirta pienten laitteiden kautta puolijohteet, olla nimeltään transistorit. Tämäntyyppinen tietokone voi toimia monipuolisimmista kvanttijärjestelmistä, mutta suosituimmista toteutuksista Lue pyöritä, kvanttiominaisuus, joka on läsnä hiukkasissa, kuten protonit, fotonit ja elektronit.
Kvanttitietokoneen logiikka on myös hieman erilainen kuin mitä tietokoneissa käytetään klassikoita, jotka toimivat loogisten lauseiden kautta, joiden mahdolliset tulokset ovat vain numerot 0 ja 1.
Ero elektronisten ja kvanttitietokoneiden välillä johtuu siitä, että luontotodennäköisyys antaa kvanttifysiikka, ennen kuin luemme bittikvantti, sen tila voi olla paitsi 0 tai 1, mutta myös Risteys näiden valtioiden välillä. Vaikuttaa siltä, että kvanttitietokoneissa vastaukset ovat kyllä, ei ja molemmat hyväksyttiin samanaikaisesti. Jos haluat ymmärtää paremmin kvanttimaailman todennäköisyyksiä, vieraile tekstissämme Heisenbergin epävarmuusperiaate.
![Google on kehittänyt 53-bittisen kvanttiprosessorin vuonna 2019. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Outoa ominaisuutta, joka tekee kvanttitietokoneista niin erikoisen, kutsutaan romahdusantaaammattisisäänAalto. Kaikkia kvanttijärjestelmiä kuvaa täysin vastaava aaltofunktio, mutta ennen kuin tarkastelemme kvanttijärjestelmää, etsimme joitain sen osista fyysinen suuruus mitattavissa (massa, sähkövaraus, magneettikenttä), aaltofunktio voi tukea useampi kuin yksi arvo kullekin näistä määristä ja on todennäköisyyksiä, että kukin näistä arvoista mitataan.
Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)
Saatat kysyä itseltäsi - mikä on etu siitä, että et tiedä etukäteen kvanttimittauksen mahdollisia arvoja? Vastaus on: Esimerkiksi ennen laskelmien tekemistä kvanttibittien luonne varmisti, että oikea vastaus oli mahdollisuuksien joukossa. Toisin sanoen voimme sanoa, että tietokoneella oli jo pidetään monia tuloksia, jo ennen laskuvastauksen saamista. Tämä tekee aikalaskennallinen joka käytetään myös monimutkaisten ongelmien ratkaisemiseen huomattavasti vähentynyt.
Katsomyös: Jotkut historian tärkeimmistä fyysikoista ja heidän löytöistään
Kvanttitietokoneen mahdollisuudet
Mutta loppujen lopuksi, mitä voisimme tehdä kvanttitietokoneella? Erittäin todennäköistä, kvanttitietokoneet ei käytetä triviaaliin tarkoitukseen kuten Internetin selaaminen tai videon katselu, koska näihin tarkoituksiin elektroniset tietokoneet ovat melko tehokkaita, ja lisäksi ne ovat paljon halvempia kuin kvanttitietokoneet.
Kuitenkin, kun puhumme laskelmatkomplekseja, kuten ne, joihin liittyy salaussisäänsalasanatpankit, kvanttitietokoneiden käytöstä on paljon apua. Jos pystymme tekemään kvanttitietokoneista täysin toimivia laitteita, pystymme siihen simuloida asioita, joita emme koskaan ajatelleet mahdollisiksi, kuten maapallon ilmastodynamiikka, galaksien muodostuminen, elävien järjestelmien simulaatiot ja monet muut mahdollisuudet.
Katso myös: Mikä oli Einsteinin osallistuminen atomipommin aikaansaaneeseen projektiin?
Qubits - kvanttibitit
Kvanttibittejä kutsutaan usein kviteiksi (kvanttibiteiksi). Nämä quitit edustavat valtavaa harppausta elektronisten tietokoneiden käyttämistä biteistä: ne voi olla tiloja 0 ja 1 samanaikaisesti. Käytännössä kvanttitietokoneen kapasiteetti on eksponentiaalinen suhteessa bittien määrään: 1-bittinen kvanttitietokone vastaa klassista 2-bittistä elektronista tietokonetta ja 2-bittinen kvanttitietokone vastaa 4-bittistä tietokonetta elektroniikka. Katso alla oleva taulukko, joka yhdistää kvanttibittien kapasiteetin niiden vastaavuuteen klassisten bittien kanssa:
Kvanttibittien määrä |
Klassinen bittisovitus |
1 kuitti |
2 bittiä |
2 kbittiä |
4 bittiä |
10 kbittiä |
1024 bittiä |
20 kbittiä |
1048576 bittiä |
64 kbittiä |
1,84.1019 bittiä |
512 kbittiä |
1,34.10154 bittiä |
Katsomyös: Tärkeimmät nimet ja suurimmat löydöt modernissa fysiikassa
2019 Quantum-prosessori
Äskettäin Google-tutkijat väittivät saavuttaneensa "kvantti-ylivalta", koska he pystyivät suorittamaan 200 sekunnissa laskelman, jonka maailman edistynein tietokone, Kokous, IBM: ltä, kestää noin 10000 vuotta. Tutkijoiden suorittamassa kokeessa käytettiin 53 kiittiä, mikä vastaa noin 10: tä16 klassiset bitit, pitääkseen kvanttiprosessorin täysin toiminnassa, tietokonetta pidettiin hyvin alhaisissa lämpötiloissa, noin 20 mK (0,02 K).
Kokeessa saadut tulokset viittaavat siihen, että konesisäänTuring, joka on teoriassa universaali ja pystyy simuloimaan mitä tahansa laskennallista mallia, voi olla väärä. Tämä johtuu siitä, että klassiset tietokoneet, jotka perustuvat Turingin teoreettiseen sarjaan, eivät pysty suorittamaan kvanttiprosessorin suorittamat tehtävät, ainakaan samalla nopeudella eikä samalla nopeudella tarkkuus.
Kuvahyvitys
[1] luonto
Kirjailija: Rafael Hellerbrock
Fysiikan opettaja
