laskentakvantti on tiede, joka tutkii algoritmeja ja ohjelmistot perustuu kvanttijärjestelmien käsittelemään tietoon, Kuten atomeja, fotonit tai hiukkasiasubatomiset. Toisin kuin klassiset tietokoneet, kvanttitietokoneet toimivat todennäköisyyslakien mukaisesti kvanttifysiikka.
Kvanttilaskennan tarjoamat mahdollisuudet avaavat uuden horisontin teknologian kehitykselle ja anna meidän kuvitella tulevaisuutta tietokoneilla, jotka pystyvät ratkaisemaan monimutkaisempia tehtäviä yhä useammin. alaikäiset.
Katsomyös:Fysiikan löydöt, jotka tapahtuivat vahingossa
Mikä on kvanttitietokone?
O tietokonekvantti on kone, joka voi olla ajoitettuvartenratkaistaongelmialooginensamoin kuin nykypäivän elektroniset tietokoneet. Vaikka tietokoneemme käyttävät sähkövirtaa, joka kulkee transistorit bittien 1 ja 0 jäljittelemiseksi kvanttitietokoneet tekevät sen kvanttimittausten, kuten energian tasot atomiryhmän suunta, polarisaatio fotoneista jne.
Kuinka kvanttilaskenta toimii?
Kvanttilaskenta perustuu loogisten algoritmien kehittämiseen, jotka voidaan suorittaa erityyppisillä tietokoneilla kuin perinteisillä tietokoneilla. Kvanttitietokoneet ovat erittäin monimutkaiset koneet ja se riippuu a terminen tasapaino liian herkkä. Suurin osa näistä tietokoneista voi toimia vain hyvin matalissa lämpötiloissa, joten ne jäähdytetään noin -272 ° C: seen typpeä tai nestemäistä heliumia.
Tämä johtuu siitä bittiäkvantti(kutsutaan myös qubits) heidän on oltava "virityksessä" koko ajan (teknisesti sanomme, että heidän on oltava vaiheessa), ja äkillinen lämpötilan vaihtelu voi "sekoita heitä".
Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)
Klassinen laskenta tapahtuu piireillä, jotka rekisteröivät ja ohjaavat sähkövirran kulkua. Karkeasti ottaen, kun kulku sähkövirta, tietokone tallentaa nämä tiedot bitin muodossa, joka voi olla 0 tai 1. Kaikki tietokoneiden suorittamat tehtävät toimivat manipuloimalla näitä bittejä.
Kvanttitietokoneissa puolestaan saadaan tietoa muista asioista, kuten suuntauksesta pyöritä atomin, fotonin polarisaation, atomiryhmän energiatasot jne. Huolimatta erilaisista järjestelmistä, näillä järjestelmillä on yksi yhteinen asia: ovat lakien alaisia kvanttifysiikka.
Jotta voisimme kehittää syvempää ymmärrystä kvanttitietokoneista, meidän on tiedettävä joitain kvanttimekaniikan oudosta.
Katso myös:Heisenbergin epävarmuusperiaate - yksi fysiikan uteliaisimmista periaatteista
Laskenta ja kvanttimekaniikka
Klo lait kvanttibittien käyttäytymistä hallitsevat ovat täysin erilaisia kuin klassisen fysiikan.
Mukaan klassinen fysiikka, ennen lampun sisältävän laatikon avaamista odotetaan vain kahta tulosta: lamppu palaa tai sammuu. Kvanttimekaniikan lakien mukaan lampun tilaa ei kuitenkaan voida vahvistaa ilman, että sitä olisi tarkkailtu suoraan.
Jos oletamme, että kyseinen lamppu on kvanttiobjekti, ennen kuin avaat laatikon, lampun tila olisi kaikkien mahdollisuuksien yhdistelmä. Heti kun laatikko avattiin, kaikki tilayhdistelmät katoavat ja lamppu ottaisi vain yhden mahdollisista kokoonpanoista: päällä tai pois. Se on kuin tietämättömyyden tila siitä, mitä laatikon sisällä on, polttimo syttyisi ja sammuu samanaikaisesti, mutta mikä saa luonnon valitsemaan jonkin valtion? Me emme tiedä.
Tämä kvanttimekaniikan ominaisuus antaa qubiteille mahdollisuuden olettaa kaikki mahdolliset tilat ennen havaitsemista. Käytännössä, qubitit tarkastelevat operaation tulosta jo ennen kuin se on ollut valmis, ikään kuin voisimme tietää pään tai hännän pelin tuloksen, kun kolikko oli vielä ilmassa.
Kvanttilaskennan mahdollisuudet tarjoavat a valtava laskennallinen voitto, koska jokainen qubit vastaa kahta klassista bittiä, siis 64 bitillä toimiva kvanttitietokone vastaa klassista tietokonetta, joka on varustettu 264 bittiä (noin 1.8.1019 bittiä). Numerot vain vahvistavat, että kvanttilaskenta on a iso veto tulevaisuutta varten.
Katsomyös:7 kysymystä fysiikka ei ole pystynyt vastaamaan
Kvanttilaskenta tänään
Viime vuosina tekniikan kehitys on mahdollistanut ensimmäisen luomisen prosessoritkvantti toimiva. Siitä lähtien eteneminen kvanttisirujen rakentamisessa on ollut nopeutettua, osittain teollisuuden suuren kaupallisen kiinnostuksen vuoksi. turvallisuus,kryptovaluutat,pankityliopistot ja muut.
Suuret tietokoneyritykset, kuten Google ja IBM, ovat tuottaneet yhä tehokkaampia kvanttitietokoneita. Uusin julkaisu on Googlen kvanttitietokone, jossa on "vain" 53 kiittiä. Tämä tietokone pystyi suorittamaan muutamassa minuutissa laskelman, jonka mukaan maailman nopein tietokone toimisi vähintään 10000 vuodessa.
Kirjailija: Rafael Hellerbrock
Fysiikan opettaja
Haluatko viitata tähän tekstiin koulussa tai akateemisessa työssä? Katso:
HELERBROCK, Rafael. "Mikä on kvanttilaskenta?"; Brasilian koulu. Saatavilla: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm. Pääsy 28. kesäkuuta 2021.
