computergebruikquantum is de wetenschap die de ontwikkeling van algoritmen en software gebaseerd op informatie die wordt verwerkt door kwantumsystemen, Leuk vinden atomen, fotonen of deeltjessubatomair. In tegenstelling tot klassieke computers werken kwantumcomputers volgens de probabilistische wetten van: kwantumfysica.
De mogelijkheden van quantum computing openen een nieuwe horizon voor technologische ontwikkeling en for stellen ons in staat om ons een toekomst voor te stellen met computers die in staat zijn om in steeds langere tijden complexere taken op te lossen. minderjarigen.
Kijkenook:Natuurkundige ontdekkingen die per ongeluk plaatsvonden
Wat is een kwantumcomputer?
O computerquantum is een machine die kan worden geplandvooroplossenproblemenlogisch, net als de elektronische computers van vandaag. Terwijl onze computers de elektrische stroom gebruiken die door de transistoren om bits 1 en 0 te emuleren, doen kwantumcomputers het op basis van kwantummetingen, zoals: energie niveau van een cluster van atomen, de richtingen van polarisatie van fotonen enz.
Hoe werkt kwantumcomputing?
Quantum computing is gebaseerd op de ontwikkeling van logische algoritmen die door een ander type computer kunnen worden uitgevoerd dan een conventionele computer. Quantumcomputers zijn extreem complexe machines en dat hangt af van een thermische balans te delicaat. De meeste van deze computers kunnen alleen bij zeer lage temperaturen werken, dus worden ze gekoeld tot ongeveer -272°C door middel van stikstof- of vloeibaar helium.
Dit komt omdat de beetjesquantum(ook wel genoemd qubits) ze moeten de hele tijd in "afstemming" zijn (technisch gezien zeggen we dat ze in fase moeten zijn), en elke plotselinge temperatuurvariatie kan "schud ze".
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
Klassiek computergebruik wordt gedaan via circuits die de doorgang van elektrische stroom registreren en regelen. Grofweg gezegd, wanneer de passage van de elektrische stroom, registreert de computer deze informatie in de vorm van een bit, die 0 of 1 kan zijn. Alle taken die door computers worden uitgevoerd, werken door deze bits te manipuleren.
In kwantumcomputers wordt op zijn beurt informatie verkregen uit andere dingen, zoals de richting van de draaien van een atoom, de polarisatie van een foton, de energieniveaus van een cluster van atomen, enz. Ondanks dat ze van elkaar verschillen, hebben deze systemen één ding gemeen: worden beheerst door de wetten van kwantumfysica.
Om een dieper begrip van kwantumcomputers te ontwikkelen, moeten we iets van de gekte van de kwantummechanica kennen, zullen we?
Zie ook:Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg - een van de meest merkwaardige principes in de natuurkunde
Berekening en kwantummechanica
Bij wetten die het gedrag van kwantumbits beheersen, zijn totaal verschillend van die van de klassieke natuurkunde.
Volgens de klassieke natuurkunde, voordat een doos met een lamp wordt geopend, worden slechts twee resultaten verwacht: de lamp zal aan of uit zijn. Volgens de wetten van de kwantummechanica kan de toestand van de lamp echter niet worden bevestigd zonder deze rechtstreeks te hebben waargenomen.
Als we aannemen dat de lamp in kwestie een kwantumobject is, voordat we de doos openen, zou de staat van de lamp a. zijn combinatie van alle mogelijkheden. Op het moment dat de doos werd geopend, zouden alle combinaties van toestanden verdwijnen en zou de lamp slechts één van de mogelijke configuraties aannemen: aan of uit. Het is alsof de onwetendheid over wat er in de doos zit, zou de lamp tegelijkertijd aan en uit gaan, maar waarom kiest de natuur een van de staten? We weten het niet.
Door deze eigenschap van de kwantummechanica kunnen qubits alle mogelijke toestanden aannemen voordat ze worden waargenomen. In praktijk, qubits beschouwen het resultaat van een bewerking nog voordat het is geweest afgewerkt, het is alsof we de uitkomst van een kop- of muntspel konden kennen als de munt nog in de lucht was.
De mogelijkheden van quantum computing bieden een enorme rekenwinst, aangezien elke qubit gelijk is aan 2 klassieke bits, daarom is een kwantumcomputer die werkt met 64 bits gelijk aan een klassieke computer die is uitgerust met 264 beetjes (ongeveer 1.8.1019 stukjes). De cijfers versterken alleen maar dat kwantumcomputing een grote gok voor de toekomst.
Kijkenook:7 vragen die de natuurkunde niet heeft kunnen beantwoorden
Quantum computing vandaag
In de afgelopen jaren hebben technologische ontwikkelingen het mogelijk gemaakt om de eerste verwerkersquantum functioneel. Sindsdien gaat de vooruitgang in de bouw van kwantumchips in een versneld tempo, mede door grote commerciële interesse vanuit de industrie. veiligheid,cryptovaluta,banken,universiteiten en anderen.
Grote computerbedrijven zoals Google en de IBM, hebben steeds krachtigere kwantumcomputers geproduceerd. De nieuwste release is de kwantumcomputer van Google, die "slechts" 53 qubits heeft. Deze computer was in staat om in enkele minuten een berekening uit te voeren die 's werelds snelste computer over minstens 10.000 jaar zou uitvoeren.
Door Rafael Hellerbrock
Natuurkunde leraar
Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:
HELERBROCK, Rafael. "Wat is kwantumcomputing?"; Brazilië School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm. Betreden op 28 juni 2021.
