skaitļošanakvants ir zinātne, kas pēta algoritmi un programmatūra pamatojoties uz informāciju, kuru apstrādā kvantu sistēmas, patīk atomi, fotoni vai daļiņassubatomisks. Atšķirībā no klasiskajiem datoriem, kvantu datori darbojas saskaņā ar varbūtības likumiem kvantu fizika.
Kvantu skaitļošanas sniegtās iespējas paver jaunu horizontu tehnoloģiju attīstībai un ļauj mums iedomāties nākotni ar datoriem, kas arvien sarežģītākos laikos spēj atrisināt sarežģītākus uzdevumus. nepilngadīgie.
Skatiesarī:Fizikas atklājumi, kas radušies nejauši
Kas ir kvantu dators?
O datorskvants ir mašīna, kas var būt ieplānotspriekšatrisinātproblēmasloģiski, tāpat kā mūsdienu elektroniskie datori. Kamēr mūsu datori izmanto elektrisko strāvu, kas iet caur tranzistori lai atdarinātu 1. un 0. bitu, kvantu datori to dara, pamatojoties uz kvantu mērījumiem, piemēram, enerģijas līmenis atomu kopas virzieni polarizācija fotonu utt.
Kā darbojas kvantu skaitļošana?
Kvantu skaitļošanas pamatā ir loģisko algoritmu izstrāde, kurus var izpildīt cita veida datori nekā parastie. Kvantu datori ir ārkārtīgi sarežģītas mašīnas un tas ir atkarīgs no a siltuma bilance pārāk smalks. Lielākā daļa šo datoru var darboties tikai ļoti zemā temperatūrā, tāpēc ar to palīdzību tie tiek atdzesēti līdz aptuveni -272 ° C slāpeklis vai šķidrs hēlijs.
Tas ir tāpēc, ka bitikvants(ko sauc arī par kubiti) viņiem visu laiku ir jābūt "noskaņotiem" (tehniski mēs sakām, ka tiem jābūt fāzē), un jebkura pēkšņa temperatūras maiņa var "sajaukt tos".
Klasiskā skaitļošana tiek veikta, izmantojot ķēdes, kas reģistrē un kontrolē elektriskās strāvas pāreju. Aptuveni runājot, kad pāreja elektriskā strāva, dators šo informāciju reģistrē mazliet, kas var būt 0 vai 1. Visi datoru veiktie uzdevumi darbojas, manipulējot ar šiem bitiem.
Savukārt kvantu datoros informāciju iegūst no citām lietām, piemēram, no datora virziena griezties atoma, fotona polarizācija, atomu kopas enerģijas līmeņi utt. Neskatoties uz to, ka šīm sistēmām ir atšķirības, tām ir viena kopīga iezīme: uz kuriem attiecas kvantu fizika.
Lai attīstītu dziļāku izpratni par kvantu datoriem, mums jāzina daži kvantu mehānikas dīvainības, vai ne?
Skatīt arī:Heisenberga nenoteiktības princips - viens no kuriozākajiem fizikas principiem
Aprēķins un kvantu mehānika
Plkst likumiem kvantu bitu uzvedības regulēšana ir pilnīgi atšķirīga no klasiskās fizikas.
Saskaņā ar klasiskā fizika, pirms kastes ar lampu atvēršanas ir gaidāmi tikai divi rezultāti: lampa būs ieslēgta vai izslēgta. Tomēr saskaņā ar kvantu mehānikas likumiem lampas stāvokli nevar apstiprināt, ja tas nav tieši novērots.
Ja pieņemam, ka attiecīgā lampa ir kvantu objekts, pirms kastes atvēršanas spuldzes stāvoklis būs visu iespēju apvienojums. Brīdī, kad kārba tika atvērta, visas stāvokļu kombinācijas izzudīs, un lampa uzņems tikai vienu no iespējamām konfigurācijām: ieslēgtu vai izslēgtu. Tas ir it kā nezināšanas stāvoklis par to, kas atrodas kastes iekšpusē, spuldze vienlaikus ieslēgtos un izslēgtos, bet kas dabai liek izvēlēties kādu no stāvokļiem? Mēs nezinām.
Šī kvantu mehānikas iezīme ļauj kvitiem uzņemt visus iespējamos stāvokļus pirms novērošanas. Praksē, Kvīti ņem vērā operācijas rezultātu pat pirms tā pabeigts, it kā mēs varētu uzzināt galvas vai astes spēles rezultātu, kad monēta vēl bija gaisā.
Kvantu skaitļošanas iespējas piedāvā a milzīgs skaitļošanas pieaugums, tā kā katrs kvīts ir ekvivalents 2 klasiskajiem bitiem, tāpēc kvantu dators, kas darbojas ar 64 bitiem, ir ekvivalents klasiskajam datoram, kas aprīkots ar 2 bitiem.64 biti (apmēram 1.8.1019 biti). Skaitļi tikai pastiprina to, ka kvantu skaitļošana ir a liela likme nākotnei.
Skatiesarī:Uz 7 jautājumiem fizika nav spējusi atbildēt
Kvantu skaitļošana šodien
Pēdējos gados tehnoloģiskā attīstība ļāva izveidot pirmo procesorikvants funkcionāls. Kopš tā laika progress kvantu mikroshēmu būvniecībā notiek paātrinātā tempā, daļēji pateicoties lielai nozares komerciālajai interesei. drošība,kriptovalūtas,bankas,universitātēs un citi.
Lielas datoru kompānijas, piemēram, Google un IBM, ir ražojuši arvien jaudīgākus kvantu datorus. Jaunākais izlaidums ir Google kvantu dators, kuram ir "tikai" 53 kubi. Šis dators dažu minūšu laikā spēja veikt aprēķinu, ka pasaules ātrākais dators darbosies vismaz 10 000 gadu laikā.
Autors Rafaels Hellerbroks
Fizikas skolotājs
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm
