O számítógépkvantum egy programozható eszköz, amely képes végrehajtani számításokés algoritmusok a kvantumrendszerekben tárolt információk manipulálása és olvasása révén, mint pl atomok, molekulák, protonok, elektronok és fotonok. Ebben a típusú számítógépben bitekkvantum, amelyek természetüknél fogva képesek az ilyen típusú számítógépek feladatok ellátására ez több ezer vagy akár millió évig is eltarthat az elektronikus számítógépek által.
olvastöbb:Mik a fekete lyukak és hogyan működnek?
Hogyan működik a kvantum számítógép?
Ön számítógépekkvantum teljesen különböznek a hagyományos számítógépektől, amelyek átadáson alapulnak elektromos áram apró eszközökön keresztül félvezetők, hívták tranzisztorok. Ez az új típusú számítógép a legkülönfélébb kvantumrendszerekből, de a legnépszerűbb megvalósításokból is képes működni olvassa el a forogni, kvantumtulajdonság, amely olyan részecskékben van jelen, mint a protonok, fotonok és elektronok.
A kvantum számítógép mögött álló logika is kissé eltér a számítógépekben használtaktól klasszikusok, amelyek logikai mondatokon keresztül működnek, amelyek lehetséges eredményei csak a 0 és a számok 1.
Az elektronikus és a kvantum számítógépek közötti különbség az, hogy természetvalószínűségi ad kvantumfizika, mielőtt elolvastuk a bitkvantum, állapota nemcsak 0 vagy 1 lehet, hanem a útkereszteződés ezen államok között. Mintha a kvantum számítógépekben olyan válaszokat adnának be, hogy igen, nem és mindkettőt egyszerre fogadnák el. Ha jobban meg akarja érteni a kvantumvilág valószínűségeit, keresse fel a Heisenberg bizonytalansági elve.
![53 kvites kvantum processzor, amelyet a Google fejlesztett ki 2019-ben. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Az a furcsa tulajdonság, amely a kvantum számítógépeket olyan különlegessé teszi, ún összeomlásadFoglalkozásaban benhullám. Az összes kvantumrendszert teljesen leírja egy adott hullámfüggvény, de mielőtt egy kvantumrendszert néznénk meg, keresnénk annak egy részét fizikai nagyság mérhető (például tömeg, elektromos töltés, mágneses mező), a hullámfüggvény támogatni tudja ezeknél a mennyiségeknél egynél több érték és valószínű, hogy ezeket az értékeket mindegyik meg fogja mérni.
Ne álljon meg most... A reklám után még több van;)
Lehet, hogy felteszi magának a kérdést - mi az előnye annak, ha nem ismeri előre a kvantummérték lehetséges értékeit? A válasz: Mielőtt bármilyen számítást végezne, a kvantumbitek jellege biztosította, hogy a helyes válasz szerepeljen a lehetőségek között. Más szavakkal elmondhatjuk, hogy a számítógép már megtette sok eredménynek tekinthető, még mielőtt megkapná a számítási választ. Ez okozza a időszámítási amelyet bonyolult problémák megoldására fordítanak drasztikusan csökkent.
Nézis: A történelem néhány legfontosabb fizikusa és felfedezéseik
Kvantum számítógépes lehetőségek
De végül is mit tehetnénk egy kvantum számítógéppel? Nagyon valószínű, a kvantum számítógépek nem használják triviális célokra mint az internet böngészése vagy a videó megtekintése, mivel e célból az elektronikus számítógépek meglehetősen hatékonyak, ráadásul sokkal olcsóbbak, mint a kvantum számítógépek.
Amikor azonban arról beszélünk számításokkomplexek, mint a rejtjelezésban benjelszavakatbankok, a kvantum számítógépek használata nagy segítség lesz. Ha képesek vagyunk kvantum számítógépeket teljesen működőképes eszközökké tenni, akkor képesek leszünk rá szimulálni olyan dolgok, amelyeket soha nem gondoltunk lehetségesnek, mint például a Föld éghajlati dinamikája, galaxisok kialakulása, az élő rendszerek szimulációja és még sok más lehetőség.
Lásd még: Mi volt Einstein részvétele az atombombát előidéző projektben?
Qubits - a kvantumbitek
A kvantumbiteket gyakran qubiteknek (kvantumbiteknek) nevezik. Ezek a kvitek hatalmas ugrást jelentenek az elektronikus számítógépek által használt bitek felett: ők 0 és 1 állapota lehet egyszerre. A gyakorlatban olyan, mintha a kvantum számítógép kapacitása a bitek számához képest exponenciális lenne: egy 1 bites kvantum számítógép egyenértékű a klasszikus 2 bites elektronikus számítógéppel, a 2 bites kvantum számítógép pedig 4 bites számítógéppel egyenértékű elektronika. Lásd az alábbi táblázatot, amely a kvantumbitek kapacitását viszonyítja a klasszikus bitekkel való megfelelésükhöz:
Kvantumbitek mennyisége |
Klasszikus bitillesztés |
1 qubit |
2 bit |
2 quit |
4 bit |
10 quit |
1024 bit |
20 quit |
1048576 bit |
64 quit |
1,84.1019 bitek |
512 qubit |
1,34.10154 bitek |
Nézis: A modern fizika legfontosabb nevei és legnagyobb felfedezései
2019 Quantum Processor
A közelmúltban a Google kutatói azt állították, hogy elérték a "kvantumfelség", mert 200 másodperc alatt képesek voltak elvégezni egy számítást, amelyet a világ legfejlettebb számítógépe, a Csúcstalálkozó, az IBM-től körülbelül 10 000 évbe telik. A kutatók által elvégzett kísérlet 53 kvitet használt fel, ami kb. 10-nek felel meg16 klasszikus bitek, a kvantumprocesszor teljes működése érdekében a számítógépet nagyon alacsony hőmérsékleten, 20 mK (0,02 K) körül tartották.
A kísérlet során kapott eredmények arra utalnak, hogy a gépban benTuring, ami elméletileg univerzális és képes bármilyen számítási modell szimulálására, téves lehet. Ez azért van, mert a klasszikus számítógépek, Turing elméleti halmaza alapján, nem képesek végrehajtani a kvantumprocesszor által végrehajtott feladatok, legalábbis nem azonos sebességgel és nem ugyanazzal pontosság.
Kép hitel
[1] természet
Írta: Rafael Hellerbrock
Fizikatanár
