računarstvokvantni je znanost koja proučava razvoj algoritmi i softverska oprema na temelju informacija koje obrađuju kvantni sustavi, Kao atoma, fotoni ili česticesubatomski. Za razliku od klasičnih računala, kvantna računala rade prema vjerojatnosnim zakonima kvantna fizika.
Mogućnosti koje pruža kvantno računanje otvaraju novi horizont za tehnološki razvoj i omogućuju nam da budućnost zamislimo s računalima sposobnim za rješavanje složenijih zadataka u sve većim vremenima. maloljetnici.
Izgledtakođer:Otkrića iz fizike koja su se dogodila slučajno
Što je kvantno računalo?
O Računalokvantni je stroj koji može biti zakazanozariješitiproblemalogično, kao i današnja elektronička računala. Dok naša računala koriste električnu struju koja prolazi kroz tranzistori za oponašanje bitova 1 i 0, kvantna računala to čine na temelju kvantnih mjerenja, kao što su razine energije nakupine atoma, smjerovi polarizacija fotona itd.
Kako funkcionira kvantno računanje?
Kvantno računanje temelji se na razvoju logičkih algoritama koje može izvoditi druga vrsta računala od uobičajenog računala. Kvantna računala su izuzetno složeni strojevi a to ovisi o a toplinska ravnoteža previše nježna. Većina ovih računala može raditi samo na vrlo niskim temperaturama, pa se pomoću hlade na oko -272 ° C dušik ili tekući helij.
To je zato što komadićikvantni(također se zove kubita) oni moraju biti u "ugađanju" cijelo vrijeme (tehnički, kažemo da moraju biti u fazi), a sve nagle promjene temperature mogu "promiješajte ih".
Klasično računanje vrši se kroz sklopove koji registriraju i kontroliraju prolazak električne struje. Grubo rečeno, kada je prolazak električna struja, računalo bilježi ove podatke u obliku bita, koji može biti 0 ili 1. Svi zadaci koje izvode računala rade manipuliranjem tim bitovima.
U kvantnim računalima, pak, informacije se dobivaju iz drugih stvari, poput smjera vrtjeti se atoma, polarizacija fotona, razine energije nakupine atoma itd. Iako se međusobno razlikuju, ovi sustavi imaju jedno zajedničko: upravljaju se zakonima iz kvantna fizika.
Da bismo razvili dublje razumijevanje kvantnih računala, moramo znati neke neobičnosti kvantne mehanike, zar ne?
Pogledajte i:Heisenbergov princip nesigurnosti - jedan od najzanimljivijih principa u fizici
Računanje i kvantna mehanika
Na zakoni koji upravljaju ponašanjem kvantnih bitova potpuno su različiti od ponašanja klasične fizike.
Prema klasična fizika, prije otvaranja kutije u kojoj se nalazi svjetiljka, očekuju se samo dva rezultata: lampica će biti uključena ili isključena. Međutim, prema zakonima kvantne mehanike, stanje svjetiljke ne može se potvrditi bez da ga izravno promatramo.
Ako pretpostavimo da je dotična svjetiljka kvantni objekt, prije nego što otvorimo kutiju, stanje žarulje bi bilo a kombinacija svih mogućnosti. U trenutku kada bi se kutija otvorila, sve kombinacije stanja nestale bi i svjetiljka bi imala samo jednu od mogućih konfiguracija: uključeno ili isključeno. Kao da je uvjet neznanja o tome što je unutar kutije natjeralo bi lampu da se istovremeno pali i gasi, ali što čini da priroda odabere jedno od stanja? Ne znamo.
Ova značajka kvantne mehanike omogućuje kubitima da preuzmu sva moguća stanja prije nego što ih se promatra. U praksi, qubits razmatraju rezultat operacije i prije nego što je bila gotov, to je kao da bismo mogli znati rezultat igre glavama ili repovima dok je novčić još bio u zraku.
Mogućnosti kvantnog računanja nude a ogroman računski dobitak, budući da je svaki qubit ekvivalentan 2 klasična bita, prema tome je kvantno računalo koje radi sa 64 bita ekvivalentno klasičnom računalu opremljenom s 264 bitova (oko 1.8.1019 komadići). Brojevi samo pojačavaju da je kvantno računanje a velika oklada za budućnost.
Izgledtakođer:7 pitanja na koja fizika nije uspjela odgovoriti
Kvantno računanje danas
Posljednjih godina tehnološki napredak omogućio je stvaranje prvog procesorikvantni funkcionalna. Od tada se napredak u izgradnji kvantnih čipova događa ubrzanim tempom, dijelom i zbog velikog komercijalnog interesa industrije. sigurnost,kriptovalute,banke,sveučilišta i drugi.
Velike računalne tvrtke poput Google i IBM, proizveli su sve snažnija kvantna računala. Posljednje izdanje je Googleovo kvantno računalo koje ima "samo" 53 kubita. Ovo je računalo u nekoliko minuta moglo izvršiti proračun koji će najbrže računalo na svijetu izvesti u najmanje 10 000 godina.
Napisao Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike
Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm
