O kompiuteriskvantinė yra programuojamas prietaisas, galintis veikti skaičiavimaiir algoritmai manipuliuojant ir skaitant informaciją, saugomą kvantinėse sistemose, pvz atomai, molekulės, protonai, elektronai ir fotonai. Šio tipo kompiuteriuose bitaikvantas, kurie savo prigimtimi leidžia tokio tipo kompiuterius atlikti užduotis kad elektroniniai kompiuteriai pagamintų tūkstančius ar net milijonus metų.
skaitytidaugiau:Kas yra juodosios skylės ir kaip jos veikia?
Kaip veikia kvantinis kompiuteris?
Tu kompiuteriaikvantinė visiškai skiriasi nuo įprastų kompiuterių, kurių pagrindas yra perdavimas elektros srovė per mažus prietaisus puslaidininkiai, paskambino tranzistoriai. Šis naujo tipo kompiuteris gali veikti iš pačių įvairiausių kvantinių sistemų, tačiau populiariausių įdiegimų Skaityti suktis, kvantinė savybė, esanti dalelėse, tokiose kaip protonai, fotonai ir elektronai.
Kvantinio kompiuterio logika taip pat šiek tiek skiriasi nuo tos, kuri naudojama kompiuteriuose klasika, veikianti loginiais sakiniais, kurių galimi rezultatai yra tik skaičiai 0 ir 1.
Skirtumas tarp elektroninių ir kvantinių kompiuterių yra dėl to, kad gamtatikimybinis duoda Kvantinė fizika, prieš skaitant šiek tiekkvantas, jos statusas gali būti ne tik 0 ar 1, bet ir sankryža tarp šių valstybių. Tarsi kvantiniuose kompiuteriuose atsakymai būtų teigiami, ne ir abu buvo pripažinti vienu metu. Jei norite geriau suprasti kvantinio pasaulio tikimybę, apsilankykite mūsų tekste Heisenbergo neapibrėžtumo principas.
![53 kubitų kvantinis procesorius, kurį „Google“ sukūrė 2019 m. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Vadinama keista savybė, dėl kurios kvantiniai kompiuteriai yra tokie ypatingi žlugtiduodaužsiėmimasįbanga. Visas kvantines sistemas visiškai apibūdina atitinkama bangų funkcija, tačiau prieš tai, kai mes pažvelgsime į kvantinę sistemą, ieškosime jos fizinė didybė kurią galima išmatuoti (pvz., masė, elektros krūvis, magnetinis laukas), bangų funkcija gali palaikyti daugiau nei viena kiekvieno iš šių dydžių vertė ir yra tikimybė, kad kiekviena iš šių verčių bus matuojama.
Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)
Galbūt klausiate savęs - koks privalumas iš anksto nežinant galimų kvantinio mato verčių? Atsakymas yra toks: prieš atliekant bet kokius skaičiavimus, pavyzdžiui, kvantinių bitų pobūdis užtikrino, kad teisingas atsakymas yra tarp galimybių. Kitaip tariant, galime sakyti, kad kompiuteris jau turėjo laikoma daugybe rezultatų, net prieš gaunant atsakymą į skaičiavimą. Tai daro laikasskaičiavimo kad ir išleidžiama sudėtingoms problemoms spręsti smarkiai sumažėjo.
Pažiūrėktaip pat: Vieni svarbiausių istorikų fizikų ir jų atradimai
Kvantinės kompiuterio galimybės
Bet juk ką galėtume padaryti su kvantiniu kompiuteriu? Labai tikėtina, kvantinius kompiuterius nebus naudojami nereikšmingiems tikslams kaip naršyti internete ar žiūrėti vaizdo įrašą, nes šiais tikslais elektroniniai kompiuteriai yra gana efektyvūs, be to, yra daug pigesni nei kvantiniai kompiuteriai.
Tačiau kai mes kalbame apie skaičiavimaikompleksai, kaip ir susiję su kriptografijaįslaptažodžiusbankai, kvantinių kompiuterių naudojimas bus labai naudingas. Jei sugebėsime padaryti kvantinius kompiuterius visiškai veikiančiais prietaisais, galėsime tai padaryti imituoti dalykai, apie kuriuos niekada negalvojome, kaip Žemės klimato dinamika, galaktikų susidarymas, gyvų sistemų modeliavimas ir daugybė kitų galimybių.
Taip pat žiūrėkite: Koks buvo Einšteino dalyvavimas projekte, kuris sukėlė atominę bombą?
Qubits - kvantiniai bitai
Kvantiniai bitai dažnai vadinami kubitais (kvantiniais bitais). Šie kubitai reiškia didžiulį šuolį iš elektroninių kompiuterių naudojamų bitų: jie gali turėti būsenas 0 ir 1 vienu metu. Praktiškai tarsi kvantinio kompiuterio talpa yra eksponentinė, palyginti su bitų skaičiumi: 1 bitų kvantinis kompiuteris yra lygiavertis klasikiniam 2 bitų elektroniniam kompiuteriui, o 2 bitų kvantinis - 4 bitų kompiuteriui elektronika. Žiūrėkite žemiau lentelės, kurioje kvantinių bitų pajėgumas susiejamas su jų atitikimu klasikiniais bitais:
Kvantinių bitų kiekis |
Klasikinis antgalių derinimas |
1 kubitas |
2 bitai |
2 kubitai |
4 bitai |
10 kubitų |
1024 bitai |
20 kubitų |
1048576 bitai |
64 kubitai |
1,84.1019 bitai |
512 kubitų |
1,34.10154 bitai |
Pažiūrėktaip pat: Svarbiausi vardai ir didžiausi šiuolaikinės fizikos atradimai
2019 m. Kvantinis procesorius
Neseniai „Google“ tyrėjai teigė pasiekę „kvantinė viršenybė“, nes jie per 200 sekundžių sugebėjo atlikti skaičiavimą, kurį pažangiausias kompiuteris pasaulyje Aukščiausiojo lygio susitikimas, iš IBM, užtruks apie 10 000 metų. Mokslininkų atliktame eksperimente panaudoti 53 kubitai, tai atitinka maždaug 1016 klasikiniai bitai, kad kvantinis procesorius veiktų visiškai, kompiuteris buvo laikomas labai žemoje temperatūroje, maždaug 20 mK (0,02 K).
Eksperimento metu gauti rezultatai rodo, kad už mašinaįTiuringas, teoriškai universalus ir galintis imituoti bet kokį skaičiavimo modelį, gali būti neteisingas. Taip yra todėl, kad klasikiniai kompiuteriai, remiantis Turingo teoriniu rinkiniu, negali jų atlikti užduotis, kurias atlieka kvantinis procesorius, bent jau ne tuo pačiu greičiu ar tuo pačiu tikslumas.
Vaizdo kreditas
[1] gamta
Autorius Rafaelis Hellerbrockas
Fizikos mokytoja
