skaičiavimaskvantinė yra mokslas, tiriantis algoritmai ir programinės įrangos remiantis informacija, kurią apdoroja kvantinės sistemos, Kaip atomai, fotonai arba dalelėssubatominis. Skirtingai nuo klasikinių kompiuterių, kvantiniai kompiuteriai veikia pagal tikimybinius dėsnius Kvantinė fizika.
Kvantinio skaičiavimo teikiamos galimybės atveria naują horizontą technologijų plėtrai ir leiskite mums įsivaizduoti ateitį, kai kompiuteriai gali vis sudėtingesnes užduotis išspręsti vis ilgesniais laikais. nepilnamečiai.
Pažiūrėktaip pat:Fizikos atradimai, įvykę atsitiktinai
Kas yra kvantinis kompiuteris?
O kompiuteriskvantinė yra mašina, kuri gali būti suplanuotadėlišspręstiproblemųlogiška, kaip ir šiandieniniai elektroniniai kompiuteriai. Nors mūsų kompiuteriuose naudojama elektros srovė, einanti per tranzistoriai norėdami imituoti 1 ir 0 bitus, kvantiniai kompiuteriai tai daro remdamiesi kvantiniais matavimais, pvz energijos lygiai atomų sankaupos kryptys poliarizacija fotonų ir kt.
Kaip veikia kvantinis skaičiavimas?
Kvantinis skaičiavimas yra pagrįstas loginių algoritmų, kuriuos gali vykdyti kitokio tipo, nei įprastas kompiuteris, kūrimu. Kvantiniai kompiuteriai yra itin sudėtingos mašinos ir tai priklauso nuo a terminis balansas per subtilus. Dauguma šių kompiuterių gali veikti tik esant labai žemai temperatūrai, todėl naudojant juos, jie atvėsinami iki maždaug -272 ° C azoto arba skystas helis.
Taip yra todėl, kad bitaikvantinė(taip pat vadinama kubitai) jie visą laiką turi būti „derinami“ (techniškai mes sakome, kad jie turi būti fazėje), ir bet koks staigus temperatūros pokytis gali „sumaišykite juos“.
Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)
Klasikinis skaičiavimas atliekamas per grandines, kurios registruoja ir kontroliuoja elektros srovės praėjimą. Apytiksliai tariant, kai pravažiavimas elektros srovė, kompiuteris įrašo šią informaciją bitų forma, kuri gali būti 0 arba 1. Visos kompiuterių atliekamos užduotys veikia manipuliuojant šiais bitais.
Savo ruožtu kvantiniuose kompiuteriuose informacija gaunama iš kitų dalykų, pvz., suktis atomo, fotono poliarizacija, atomų sankaupos energijos lygiai ir kt. Nepaisant to, kad šios sistemos skiriasi, šios sistemos turi vieną bendrą bruožą: yra reglamentuojami Kvantinė fizika.
Norint giliau suprasti kvantinius kompiuterius, turime žinoti kai kuriuos kvantinės mechanikos keistenybes, ar ne?
Taip pat žiūrėkite:Heisenbergo neapibrėžtumo principas - vienas įdomiausių fizikos principų
Skaičiavimas ir kvantinė mechanika
At įstatymai valdantys kvantinių bitų elgesį, visiškai skiriasi nuo klasikinės fizikos.
Pagal klasikinė fizika, prieš atidarant dėžę su žibintu, tikimasi tik dviejų rezultatų: lempa bus įjungta arba išjungta. Tačiau, remiantis kvantinės mechanikos dėsniais, lempos būklės negalima patvirtinti tiesiogiai jos nepastebėjus.
Jei manysime, kad nagrinėjama lempa yra kvantinis objektas, prieš atidarant dėžę, lempos būsena būtų visų galimybių derinys. Tą akimirką, kai langelis buvo atidarytas, visi būsenų deriniai išnyks, o lempa prisiims tik vieną iš galimų konfigūracijų: įjungti arba išjungti. Tai tarsi nežinojimo būklė apie tai, kas yra dėžutės viduje, lemputė įsijungtų ir išjungtų tuo pačiu metu, tačiau kas priverčia gamtą pasirinkti vieną iš valstybių? Mes nežinome.
Ši kvantinės mechanikos ypatybė leidžia kubitams prisiimti visas įmanomas būsenas prieš juos stebint. Praktikoje, kubitai atsižvelgia į operacijos rezultatą dar anksčiau baigtas, tarytum galėtume žinoti galvos ar uodegos žaidimo rezultatą, kai moneta dar buvo ore.
Kvantinio skaičiavimo galimybės siūlo a didžiulis skaičiavimo laimėjimas, nes kiekviena kubitas prilygsta 2 klasikiniams bitams, todėl kvantinis kompiuteris, veikiantis 64 bitais, yra lygiavertis klasikiniam kompiuteriui su 264 bitų (apie 1.8.1019 bitų). Skaičiai tik sustiprina tai, kad kvantinis skaičiavimas yra a didelis statymas ateičiai.
Pažiūrėktaip pat:Į 7 fizikos klausimus nepavyko atsakyti
Kvantinis skaičiavimas šiandien
Pastaraisiais metais technologinė pažanga leido sukurti pirmąją procesoriaikvantinė funkcinis. Nuo tada kvantinių lustų konstrukcijos pažanga vyko sparčiau, iš dalies dėl didelio komercinio pramonės susidomėjimo. saugumas,kriptovaliutos,bankai,universitetai ir kiti.
Didelės kompiuterių kompanijos, tokios kaip „Google“ ir IBM, pagamino vis galingesnius kvantinius kompiuterius. Naujausias leidimas yra „Google“ kvantinis kompiuteris, kuriame yra „tik“ 53 kubitai. Šis kompiuteris sugebėjo per kelias minutes atlikti skaičiavimus, kad greičiausias pasaulyje kompiuteris atliktų mažiausiai 10 000 metų.
Autorius Rafaelis Hellerbrockas
Fizikos mokytoja
Ar norėtumėte paminėti šį tekstą mokykloje ar akademiniame darbe? Pažvelk:
HELERBROCKAS, Rafaelis. "Kas yra kvantinis skaičiavimas?"; Brazilijos mokykla. Yra: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm. Žiūrėta 2021 m. Birželio 28 d.
