számítástechnikakvantum a tudomány, amely tanulmányozza a fejlődését algoritmusok és szoftverek kvantumrendszerek által feldolgozott információk alapján, mint atomok, fotonok vagy részecskékszubatomi. A klasszikus számítógépektől eltérően a kvantum számítógépek a valószínűségi törvények szerint működnek kvantumfizika.
A kvantumszámítás adta lehetőségek új távlatot nyitnak a technológiai fejlődés és lehetővé teszi számunkra, hogy olyan számítógépekkel képzeljük el a jövőt, amelyek egyre összetettebb feladatok megoldására képesek egyre hosszabb idő alatt. kiskorúak.
Nézis:Fizikai felfedezések, amelyek véletlenül történtek
Mi az a kvantum számítógép?
O számítógépkvantum olyan gép, amely lehet Ütemezettmertmegoldaniproblémáklogikus, akárcsak a mai elektronikus számítógépek. Míg a számítógépeink az elektromos áramot használják, amely átfut a tranzisztorok az 1 és 0 bitek utánzásához a kvantum számítógépek ezt kvantum mérések alapján teszik meg, mint pl energiaszintek atomfürtjének irányai polarizáció fotonok stb.
Hogyan működik a kvantumszámítás?
A kvantumszámítás olyan logikai algoritmusok fejlesztésén alapul, amelyeket a hagyományos számítógépektől eltérő típusú számítógépek hajthatnak végre. A kvantum számítógépek rendkívül összetett gépek és ez függ a hőmérleg túl kényes. Ezen számítógépek többsége csak nagyon alacsony hőmérsékleten képes működni, így -272 ° C körüli hőmérsékletre hűtik őket nitrogén vagy folyékony hélium.
Ez azért van, mert a bitekkvantum(más néven qubits) állandóan "hangolni" kell (technikailag azt mondjuk, hogy fázisban kell lenniük), és bármilyen hirtelen hőmérséklet-változás "keverje őket".
Ne álljon meg most... A reklám után még több van;)
A klasszikus számítást olyan áramkörökön keresztül végzik, amelyek regisztrálják és ellenőrzik az elektromos áram átadását. Nagyjából szólva, amikor a elektromos áram, a számítógép ezeket az információkat egy bit formájában rögzíti, amely 0 vagy 1 lehet. A számítógépek által végzett összes feladat ezeknek a biteknek a manipulálásával működik.
A kvantum számítógépeknél viszont más dolgokból származnak információk, például a forogni egy atom atomja, egy foton polarizációja, egy atomcsomó energiaszintje stb. Annak ellenére, hogy különböznek egymástól, ezeknek a rendszereknek egy közös vonása van: törvényei irányítják kvantumfizika.
A kvantumszámítógépek mélyebb megértése érdekében meg kell ismernünk a kvantummechanika furcsaságait, igaz?
Lásd még:Heisenberg bizonytalansági elve - a fizika egyik legérdekesebb elve
Számítástechnika és kvantummechanika
Nál nél törvényeket a kvantumbitek viselkedését szabályozó szabályok teljesen eltérnek a klasszikus fizikaétól.
Szerint a klasszikus fizika, mielőtt egy lámpát tartalmazó dobozt kinyitna, csak két eredmény várható: a lámpa be- vagy kikapcsol. A kvantummechanika törvényei szerint azonban a lámpa állapotát nem lehet megerősíteni anélkül, hogy azt közvetlenül megfigyeltük volna.
Ha feltételezzük, hogy a kérdéses lámpa kvantum objektum, a doboz kinyitása előtt a lámpa állapota egy minden lehetőség kombinációja. Abban a pillanatban, amikor a dobozt kinyitották, az összes állapotkombináció eltűnik, és a lámpa csak az egyik lehetséges konfigurációt feltételezi: be vagy ki. Mintha a tudatlanság állapota arról, hogy mi van a dobozban, a lámpa egyszerre indulna be és ki, de mi készteti a természetet az állapotok egyikének kiválasztására? Nem tudjuk.
A kvantummechanika ezen jellemzője lehetővé teszi, hogy a qubitek az összes lehetséges állapotot felvegyék, mielőtt megfigyelnek. Gyakorlatban, a qubitek már egy művelet eredményét figyelembe veszik, még mielőtt az megtörtént volna befejezett, mintha megtudhatnánk egy fej vagy farok játékának eredményét, amikor az érme még a levegőben volt.
A kvantumszámítás lehetőségei a hatalmas számítási nyereség, mivel minden kvóta egyenértékű 2 klasszikus bittel, ezért egy 64 bittel működő kvantum számítógép egyenértékű egy 264 bitek (kb. 1.8.1019 bit). A számok csak azt erősítik, hogy a kvantumszámítás a nagy tét a jövőre nézve.
Nézis:7 kérdésre a fizika nem tudott válaszolni
Kvantumszámítás ma
Az elmúlt években a technológiai fejlődés lehetővé tette az első létrehozását feldolgozókkvantum funkcionális. Azóta a kvantum chipek gyártásának előrehaladása gyorsított ütemben zajlik, részben az ipar nagy kereskedelmi érdeklődésének köszönhetően. biztonság,kriptovaluták,bankok,egyetemek és mások.
Nagy számítógépes vállalatok, mint pl Google és a IBM, egyre erőteljesebb kvantumszámítógépeket gyártottak. A legújabb kiadás a Google kvantum számítógépe, amelynek "csak" 53 quitje van. Ez a számítógép percek alatt képes volt elvégezni egy olyan számítást, amelyet a világ leggyorsabb számítógépe legalább 10 000 év alatt teljesít.
Rafael Hellerbrock
Fizikatanár
Hivatkozni szeretne erre a szövegre egy iskolai vagy tudományos munkában? Néz:
HELERBROCK, Rafael. "Mi az a kvantumszámítás?"; Brazil iskola. Elérhető: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm. Hozzáférés: 2021. június 28.