O Računalokvantni je programabilni uređaj sposoban za izvođenje proračunii algoritmi kroz manipulaciju i čitanje informacija pohranjenih u kvantnim sustavima, kao što su atomamolekule, protoni, elektroni i fotoni. U ovoj vrsti računala, komadićikvantni, koji po svojoj prirodi čine ovu vrstu računala sposobnom za izvršavanje zadataka za to bi elektroničkim računalima trebale tisuće ili čak milijuni godina.
čitativiše:Što su crne rupe i kako djeluju?
Kako kvantno računalo radi?
Vas računalakvantni potpuno se razlikuju od običnih računala koja se temelje na prolazu električna struja kroz male uređaje poluvodiči, nazvao tranzistori. Ova nova vrsta računala može raditi iz najrazličitijih kvantnih sustava, međutim, najpopularnijih implementacija čitati vrtjeti se, kvantno svojstvo prisutno u česticama kao što su protoni, fotoni i elektroni.
Logika kvantnog računala također se malo razlikuje od onoga što se koristi u računalima klasika, koji djeluju kroz logične rečenice čiji su mogući rezultati samo brojevi 0 i 1.
Razlika između elektroničkog i kvantnog računala je u tome što prirodavjerojatnosna daje kvantna fizika, prije nego što pročitamo malokvantni, njegov status može biti ne samo 0 ili 1, već i križanje između ovih država. To je kao da su u kvantnim računalima odgovori poput da, ne i oba prihvaćeni istovremeno. Ako želite bolje razumjeti vjerojatnosti kvantnog svijeta, posjetite naš tekst na Heisenbergov princip nesigurnosti.
![53-qubit kvantni procesor, koji je Google razvio 2019. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Čudno svojstvo koje kvantna računala čini tako posebnim naziva se kolapsdajeokupacijauval. Svi su kvantni sustavi u potpunosti opisani odgovarajućom valnom funkcijom, no prije nego što pogledamo kvantni sustav, tražimo neki od njegovih tjelesna veličina koje se mogu izmjeriti (masa, električni naboj, magnetsko polje, na primjer), valna funkcija može podržati više od jedne vrijednosti za svaku od ovih veličina i postoji vjerojatnost da će se svaka od tih vrijednosti izmjeriti.
Ne zaustavljaj se sada... Ima još toga nakon oglašavanja;)
Možda se pitate - koja je prednost neznanja unaprijed mogućih vrijednosti kvantne mjere? Odgovor je: prije bilo kakvih izračuna, na primjer, priroda kvantnih bitova osigurala je da je među mogućnostima i točan odgovor. Drugim riječima, možemo reći da je računalo to već imalo smatrao mnogim rezultatima, čak i prije nego što ste dobili odgovor na izračun. To čini vrijemeračunski koji se troši i na rješavanje složenih problema drastično smanjena.
Izgledtakođer: Neki od najvažnijih fizičara u povijesti i njihova otkrića
Kvantne računalne mogućnosti
Ali uostalom, što bismo mogli učiniti s kvantnim računalom? Vrlo moguće, kvantna računala neće se koristiti u trivijalne svrhe poput pregledavanja interneta ili gledanja videozapisa, jer su u ove svrhe elektronička računala prilično učinkovita, uz to što su puno jeftinija od kvantnih računala.
Međutim, kad govorimo o proračunikompleksi, poput onih koje uključuju kriptografijaulozinkebanke, uporaba kvantnih računala bit će od velike pomoći. Ako uspijemo kvantna računala učiniti potpuno funkcionalnim uređajima, moći ćemo simulirati stvari za koje nikada nismo mislili da su moguće, poput Zemljine klimatske dinamike, formiranja galaksija, simulacija živih sustava i mnogih drugih mogućnosti.
Pogledajte i: Kakvo je Einsteinovo sudjelovanje u projektu koji je iznjedrio atomsku bombu?
Qubits - kvantni bitovi
Kvantni bitovi često se nazivaju kubitima (kvantni bitovi). Ti kubiti predstavljaju ogroman skok od bitova koje koriste elektronička računala: oni mogu istovremeno imati stanja 0 i 1. U praksi je to kao da je kapacitet kvantnog računala eksponencijalan u odnosu na broj bitova: 1-bitno kvantno računalo ekvivalent je klasičnom 2-bitnom elektroničkom računalu, a 2-bitno kvantno računalo ekvivalentno je 4-bitnom računalu elektronika. Pogledajte ispod tablicu koja povezuje kapacitet kvantnih bitova s njihovom korespondencijom s klasičnim bitovima:
Količina kvantnih bitova |
Klasično podudaranje bitova |
1 kubit |
2 bita |
2 kubita |
4 bita |
10 kubita |
1024 bita |
20 kubita |
1048576 bitova |
64 kubita |
1,84.1019 komadići |
512 kubita |
1,34.10154 komadići |
Izgledtakođer: Najvažnija imena i najveća otkrića u modernoj fizici
2019 kvantni procesor
Nedavno su Googleovi istraživači tvrdili da su dosegnuli "kvantna nadmoć", jer su u 200 sekundi mogli izvršiti izračun koji je najnaprednije računalo na svijetu, Summit, od IBM-a, trebalo bi oko 10.000 godina. U eksperimentu koji su proveli istraživači korišteno je 53 kubita, što odgovara oko 1016 klasični bitovi, kako bi kvantni procesor u potpunosti funkcionirao, računalo se održavalo na vrlo niskim temperaturama, oko 20 mK (0,02 K).
Rezultati dobiveni eksperimentom sugeriraju da koncept iza mašinauTuring, što je teoretski univerzalno i sposobno simulirati bilo koji računski model, moglo bi biti pogrešno. To je zato što klasična računala, temeljena na Turingovom teorijskom skupu, nisu u mogućnosti izvoditi zadatke koje izvodi kvantni procesor, barem ne istom brzinom niti istom preciznost.
Kredit za sliku
[1] priroda
Napisao Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike
