מחשובקוונטית הוא המדע החוקר את התפתחות אלגוריתמים ו תוכנות בהתבסס על מידע שעובד על ידי מערכות קוונטיות, כמו אטומים, פוטונים אוֹ חלקיקיםתת אטומי. בניגוד למחשבים קלאסיים, מחשבים קוונטיים פועלים על פי החוקים ההסתברותיים של פיזיקה קוונטית.
האפשרויות שמציע מחשוב קוונטי פותחות אופק חדש להתפתחות טכנולוגית מאפשרים לנו לחזות עתיד עם מחשבים המסוגלים לפתור משימות מורכבות יותר בזמנים הולכים וגוברים. קטינים.
תראהגַם:תגליות פיזיקה שהתרחשו במקרה
מהו מחשב קוונטי?
או מַחשֵׁבקוונטית היא מכונה שיכולה להיות מתוזמןללִפְתוֹרבעיותהגיוניוכך גם מחשבים אלקטרוניים של ימינו. בעוד שהמחשבים שלנו משתמשים בזרם החשמלי שעובר דרך ה- טרנזיסטורים כדי לחקות את סיביות 1 ו -0, מחשבים קוונטיים עושים זאת על סמך מדידות קוונטיות, כגון רמות אנרגיה של מקבץ אטומים, כיווני קיטוב של פוטונים וכו '.
כיצד עובד מחשוב קוונטי?
מחשוב קוונטי מבוסס על פיתוח אלגוריתמים לוגיים שניתן לבצע על ידי מחשב מסוג אחר מאשר מחשב קונבנציונאלי. מחשבים קוונטיים הם מכונות מורכבות במיוחד וזה תלוי בא איזון תרמי
עדין מדי. רוב המחשבים הללו יכולים לפעול רק בטמפרטורות נמוכות מאוד, ולכן הם מקוררים לסביבות -272 מעלות צלזיוס באמצעות חַנקָן או הליום נוזלי.הסיבה לכך היא ש ביטיםקוונטית(המכונה גם קווביטים) הם צריכים להיות "בכוונון" כל הזמן (טכנית, אנו אומרים שהם צריכים להיות בשלב), וכל שינוי טמפרטורה פתאומי יכול "דשדש אותם".
המחשוב הקלאסי נעשה באמצעות מעגלים הרשומים ושולטים במעבר זרם חשמלי. באופן גס, כאשר המעבר של זרם חשמלי, המחשב מתעד מידע זה בצורה של קצת, שיכול להיות 0 או 1. כל המשימות המבוצעות על ידי מחשבים עובדות על ידי מניפולציה של סיביות אלה.
במחשבים קוונטיים, בתורם, מתקבל מידע מדברים אחרים, כמו כיוון ה- סיבוב של אטום, קיטוב של פוטון, רמות האנרגיה של מקבץ אטומים וכו '. למרות היותן שונות זו מזו, למערכות אלה יש דבר אחד במשותף: נשלטים על ידי חוקי פיזיקה קוונטית.
כדי לפתח הבנה מעמיקה יותר של מחשבים קוונטיים, עלינו לדעת קצת מהמוזרות של מכניקת הקוונטים, נכון?
ראה גם:עקרון אי הוודאות של הייזנברג - אחד העקרונות המוזרים ביותר בפיזיקה
חישוב ומכניקת קוונטים
בְּ חוקים השולטים בהתנהגותם של ביטים קוונטיים שונים לחלוטין מאלה של הפיזיקה הקלאסית.
על פי פיזיקה קלאסית, לפני פתיחת קופסה המכילה מנורה, צפויות שתי תוצאות בלבד: המנורה תהיה דולקת או כבויה. עם זאת, על פי חוקי מכניקת הקוונטים, לא ניתן לאשר את מצבה של המנורה מבלי להתבונן בה ישירות.
אם נניח שהמנורה המדוברת היא אובייקט קוונטי, לפני שנפתח את התיבה, מצב המנורה יהיה a שילוב של כל האפשרויות. ברגע שנפתחה התיבה, כל צירופי המדינות ייעלמו והמנורה תניח רק אחת מהתצורות האפשריות: מופעלת או כבויה. זה כאילו ה מצב בורות על מה שבתוך הקופסה היה גורם לנורה להידלק ולכבות בו זמנית, אך מה גורם לטבע לבחור באחת המדינות? אנחנו לא יודעים.
תכונה זו של מכניקת הקוונטים מאפשרת לקוביטים להניח את כל המצבים האפשריים לפני שנצפו. בפועל, qubits שוקלים את התוצאה של פעולה עוד לפני שהיא הייתה גָמוּר, כאילו נוכל לדעת את התוצאה של משחק ראשים או זנבות כשהמטבע עדיין היה באוויר.
האפשרויות של מחשוב קוונטי מציעות רווח חישובי עצוםמכיוון שכל qubit שווה ערך ל -2 ביטים קלאסיים, לכן, מחשב קוונטי שפועל עם 64 ביט הוא שווה ערך למחשב קלאסי המצויד ב- 264 ביטים (בערך 1.8.1019 סיביות). המספרים רק מחזקים כי מחשוב קוונטי הוא א הימור גדול לעתיד.
תראהגַם:7 שאלות שהפיזיקה לא הצליחה לענות עליהן
מחשוב קוונטי כיום
בשנים האחרונות, ההתקדמות הטכנולוגית אפשרה את יצירת הראשונה מעבדיםקוונטית פוּנקצִיוֹנָלִי. מאז, ההתקדמות בבניית שבבי קוונטים מתרחשת בקצב מואץ, בין השאר בגלל עניין מסחרי רב מצד התעשייה. בְּטִיחוּת,מטבעות קריפטוגרפיים,בנקים,אוניברסיטאות ואחרים.
חברות מחשבים גדולות כגון גוגל וה יבמ, ייצרו מחשבים קוונטיים חזקים יותר ויותר. המהדורה האחרונה היא המחשב הקוונטי של גוגל, שיש לו "רק" 53 קוביטים. מחשב זה הצליח לבצע תוך דקות חישוב שהמחשב המהיר בעולם יבצע לפחות 10,000 שנה.
מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm
