O computerquantum is een programmeerbaar apparaat dat in staat is om berekeningenen algoritmen door het manipuleren en lezen van informatie die is opgeslagen in kwantumsystemen, zoals: atomen, moleculen, protonen, elektronen en fotonen. Bij dit type computer beetjesquantum, waardoor dit type computer door zijn aard in staat is om taken uit te voeren dat zou duizenden of zelfs miljoenen jaren duren om door elektronische computers te worden gemaakt.
lezenmeer:Wat zijn zwarte gaten en hoe werken ze?
Hoe werkt de kwantumcomputer?
U computersquantum zijn compleet anders dan gewone computers, die gebaseerd zijn op passeren elektrische stroom via kleine apparaten halfgeleiders, genaamd transistoren. Dit nieuwe type computer kan werken vanuit de meest uiteenlopende kwantumsystemen, maar de meest populaire implementaties Lees de draaien, een kwantumeigenschap aanwezig in deeltjes zoals protonen, fotonen en elektronen.
De logica achter de kwantumcomputer is ook een beetje anders dan wat in computers wordt gebruikt klassiekers, die werken door middel van logische zinnen waarvan de mogelijke resultaten alleen de getallen 0 en. zijn 1.
Het verschil tussen elektronische en kwantumcomputers is dat door: natuurwaarschijnlijkheid geeft kwantumfysica, voordat we de. lezen beetjequantum, zijn status kan niet alleen 0 of 1 zijn, maar ook de kruispunt tussen deze staten. Het is alsof in kwantumcomputers antwoorden als ja, nee en beide tegelijk worden toegelaten. Als je de waarschijnlijkheden van de kwantumwereld beter wilt begrijpen, bezoek dan onze tekst op de Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg.
![Quantumprocessor van 53 qubit, ontwikkeld door Google in 2019. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
De vreemde eigenschap die kwantumcomputers zo speciaal maakt heet ineenstortinggeeftbezettinginGolf. Alle kwantumsystemen worden volledig beschreven door een respectieve golffunctie, maar voordat we naar een kwantumsysteem kijken, op zoek naar enkele van zijn fysieke grootheid die kan worden gemeten (massa, elektrische lading, magnetisch veld, bijvoorbeeld), kan de golffunctie ondersteunen meer dan één waarde voor elk van deze hoeveelheden en er zijn kansen dat elk van deze waarden zal worden gemeten.
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
Je vraagt je misschien af: wat is het voordeel van het niet vooraf weten van de mogelijke waarden van een kwantummaat? Het antwoord is: voordat er bijvoorbeeld berekeningen werden uitgevoerd, zorgde de aard van kwantumbits ervoor dat het juiste antwoord tot de mogelijkheden behoorde. Met andere woorden, we kunnen zeggen dat de computer al had beschouwd als veel resultaten, zelfs voordat u het antwoord van de berekening krijgt. Dit maakt de tijdcomputationeel dat wordt besteed aan het oplossen van complexe problemen, ofwel drastisch verminderd.
Kijkenook: Enkele van de belangrijkste natuurkundigen in de geschiedenis en hun ontdekkingen
Quantum Computer Mogelijkheden
Maar wat zouden we tenslotte kunnen doen met een kwantumcomputer? Zeer waarschijnlijk, de kwantumcomputers zal niet worden gebruikt voor triviale doeleinden zoals surfen op internet of een video bekijken, aangezien elektronische computers voor deze doeleinden behoorlijk efficiënt zijn en bovendien veel goedkoper zijn dan kwantumcomputers.
Wanneer we het echter hebben over berekeningencomplexen, zoals die waarbij de cryptografieinwachtwoordenbanken, zal het gebruik van kwantumcomputers een grote hulp zijn. Als we in staat zijn om kwantumcomputers volledig functionele apparaten te maken, zullen we in staat zijn om: simuleren dingen die we nooit voor mogelijk hadden gehouden, zoals de klimaatdynamiek van de aarde, de vorming van sterrenstelsels, simulaties van levende systemen en vele andere mogelijkheden.
Zie ook: Wat was de deelname van Einstein aan het project dat aanleiding gaf tot de atoombom?
Qubits - de kwantumbits
Quantumbits worden vaak qubits (quantumbits) genoemd. Deze qubits vertegenwoordigen een enorme sprong ten opzichte van de bits die door elektronische computers worden gebruikt: ze: kan tegelijkertijd toestanden 0 en 1 hebben. In de praktijk lijkt het alsof de capaciteit van de quantumcomputer exponentieel is in verhouding tot het aantal bits: een 1-bit quantumcomputer is gelijk aan een klassieke 2-bits elektronische computer en een 2-bits quantumcomputer is gelijk aan een 4-bits computer elektronica. Zie hieronder een tabel die de capaciteit van kwantumbits relateert aan hun correspondentie met klassieke bits:
Hoeveelheid kwantumbits |
Klassieke bit-matching |
1 qubit |
2 bits |
2 qubits |
4 bits |
10 qubits |
1024 bits |
20 qubits |
1048576 bits |
64 qubits |
1,84.1019 beetjes |
512 qubits |
1,34.10154 beetjes |
Kijkenook: De belangrijkste namen en de grootste ontdekkingen in de moderne natuurkunde
2019 Quantum-processor
Onlangs beweerden Google-onderzoekers de "kwantum suprematie", omdat ze in 200 seconden een berekening konden uitvoeren die de meest geavanceerde computer ter wereld, de Top, van IBM, zou ongeveer 10.000 jaar duren. Het experiment van de onderzoekers gebruikte 53 qubits, wat overeenkomt met ongeveer 1016 klassieke bits, om de kwantumprocessor volledig te laten functioneren, werd de computer op zeer lage temperaturen gehouden, ongeveer 20 mK (0,02 K).
De resultaten van het experiment suggereren dat het concept achter de machineinTuring, dat theoretisch universeel is en in staat is om elk rekenmodel te simuleren, kan verkeerd zijn. Dit komt omdat klassieke computers, gebaseerd op de theoretische verzameling van Turing, niet in staat zijn om de taken uitgevoerd door de kwantumprocessor, althans niet met dezelfde snelheid of met dezelfde precisie.
Afbeelding tegoed
[1] natuur
Door Rafael Hellerbrock
Natuurkunde leraar
