O datorskvants ir programmējama ierīce, kas spēj darboties aprēķiniun algoritmi manipulējot ar kvantu sistēmās saglabāto informāciju un nolasot to, piemēram, atomi, molekulas, protoni, elektroni un fotoni. Šāda veida datoros bitikvants, kas pēc savas būtības padara šāda veida datoru spējīgu veikt uzdevumus elektronisko datoru izgatavošana prasītu tūkstošiem vai pat miljoniem gadu.
lasītvairāk:Kas ir melnie caurumi un kā tie darbojas?
Kā darbojas kvantu dators?
Jūs datorikvants ir pilnīgi atšķirīgi no parastajiem datoriem, kuru pamatā ir pāreja elektriskā strāva caur mazām ierīcēm pusvadītāji, piezvanīja tranzistori. Šis jaunā tipa dators var darboties no visdažādākajām kvantu sistēmām, tomēr vispopulārākajām ieviešanām Lasīt griezties, kvantu īpašība, kas atrodas daļiņās, piemēram, protoni, fotoni un elektroni.
Kvantu datora loģika arī nedaudz atšķiras no datoros izmantotās klasika, kas darbojas, izmantojot loģiskus teikumus, kuru iespējamie rezultāti ir tikai skaitļi 0 un 1.
Atšķirība starp elektroniskajiem un kvantu datoriem ir tā, ka
dabavarbūtība dod kvantu fizika, pirms mēs izlasījām mazlietkvants, tā statuss var būt ne tikai 0 vai 1, bet arī krustojums starp šīm valstīm. Tas ir tā, it kā kvantu datoros tiktu atzītas tādas atbildes kā jā, nē un abas vienlaikus. Ja vēlaties labāk izprast kvantu pasaules varbūtības, apmeklējiet mūsu tekstu vietnē Heisenberga nenoteiktības princips.![53 kvotu kvantu procesors, ko Google izstrādāja 2019. gadā. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Tiek dēvēts dīvainais īpašums, kas kvantu datorus padara tik īpašus sabruktdodnodarbošanāsiekšāvilnis. Visas kvantu sistēmas ir pilnībā aprakstītas ar attiecīgu viļņu funkciju, bet pirms mēs apskatām kvantu sistēmu, meklējot dažas no tām fiziskā varenība ko var izmērīt (masa, elektriskā lādiņa, magnētiskais lauks, piemēram), viļņu funkcija var atbalstīt katram no šiem daudzumiem ir vairāk nekā viena vērtība un pastāv varbūtība, ka katra no šīm vērtībām tiks mērīta.
Nepārtrauciet tūlīt... Pēc reklāmas ir vairāk;)
Jūs varētu sev jautāt - kāda ir priekšrocība, ja iepriekš nezināt kvantu mēra iespējamās vērtības? Atbilde ir: pirms, piemēram, jebkādu aprēķinu veikšanas, kvantu bitu raksturs nodrošināja, ka pareizā atbilde bija starp iespējām. Citiem vārdiem sakot, mēs varam teikt, ka dators jau bija uzskatīja daudzus rezultātus, pat pirms saņemat atbildi uz aprēķinu. Tas padara laiksskaitļošanas tas arī tiek tērēts sarežģītu problēmu risināšanai krasi samazināts.
Skatiesarī: Daži no vissvarīgākajiem fiziķiem vēsturē un viņu atklājumi
Kvantu datoru iespējas
Bet galu galā, ko mēs varētu darīt ar kvantu datoru? Ļoti iespējams, kvantu datori netiks izmantota triviāliem mērķiem tāpat kā interneta pārlūkošana vai video skatīšanās, jo šiem nolūkiem elektroniskie datori ir diezgan efektīvi, turklāt tie ir daudz lētāki nekā kvantu datori.
Tomēr, kad mēs runājam par aprēķinikompleksi, tāpat kā tie, kas saistīti ar kriptogrāfijaiekšāparolesbankas, kvantu datoru izmantošana būs liela palīdzība. Ja mēs spēsim padarīt kvantu datorus par pilnībā funkcionējošām ierīcēm, mēs to varēsim simulēt lietas, kuras mēs nekad neuzskatījām par iespējamām, piemēram, Zemes klimata dinamika, galaktiku veidošanās, dzīvo sistēmu simulācijas un daudzas citas iespējas.
Skatīt arī: Kāda bija Einšteina dalība projektā, kas radīja atombumbu?
Kvīti - kvantu biti
Kvantu bitus bieži sauc par kvitiem (kvantu bitiem). Šie kubi ir milzīgs lēciens no elektronisko datoru izmantotajiem bitiem: viņi var būt stāvokļi 0 un 1 vienlaicīgi. Praksē it kā kvantu datora jauda ir eksponenciāla attiecībā pret bitu skaitu: 1 bitu kvantu dators ir ekvivalents klasiskam 2 bitu elektroniskajam datoram, un 2 bitu kvantu dators ir ekvivalents 4 bitu datoram elektronika. Skatiet zemāk tabulu, kurā kvantu bitu ietilpība ir saistīta ar to atbilstību klasiskajiem bitiem:
Kvantu bitu daudzums |
Klasiskā bitu saskaņošana |
1 kvīts |
2 biti |
2 kubiti |
4 biti |
10 kubiti |
1024 biti |
20 kubiti |
1048576 biti |
64 kubiti |
1,84.1019 biti |
512 kubiti |
1,34.10154 biti |
Skatiesarī: Svarīgākie vārdi un lielākie atklājumi mūsdienu fizikā
2019. gada kvantu procesors
Nesen Google pētnieki apgalvoja, ka ir sasnieguši "kvantu pārākums", jo viņi 200 sekunžu laikā spēja veikt aprēķinu, kuru vismodernākais dators pasaulē Samits, no IBM, prasītu apmēram 10 000 gadu. Pētnieku veiktajā eksperimentā tika izmantoti 53 kubi, kas atbilst apmēram 1016 klasiskie biti, lai kvantu procesors darbotos pilnībā, dators tika turēts ļoti zemā temperatūrā, aptuveni 20 mK (0,02 K).
Eksperimenta rezultātā iegūtie rezultāti liek domāt, ka koncepcija aiz mašīnaiekšāTuring, kas teorētiski ir universāls un spējīgs simulēt jebkuru skaitļošanas modeli, varētu būt nepareizs. Tas ir tāpēc, ka klasiskie datori, pamatojoties uz Turinga teorētisko kopumu, nespēj veikt kvantu procesora paveiktie uzdevumi, vismaz ne ar tādu pašu ātrumu vai ar tādu pašu precizitāte.
Attēlu kredīts
[1] daba
Autors Rafaels Hellerbroks
Fizikas skolotājs
