O datamaskinkvante er en programmerbar enhet som kan utføre beregningerog algoritmer gjennom manipulering og lesing av informasjon lagret i kvantesystemer, som f.eks atomermolekyler, protoner, elektroner og fotoner. I denne typen datamaskiner, biterkvante, som i sin natur gjør denne typen datamaskiner i stand til å utføre oppgaver det ville ta tusenvis eller til og med millioner av år å lage elektroniske datamaskiner.
lesemer:Hva er sorte hull og hvordan fungerer de?
Hvordan fungerer kvantecomputeren?
Du datamaskinerkvante er helt forskjellige fra vanlige datamaskiner, som er basert på bestått elektrisk strøm gjennom små enheter halvledere, kalt transistorer. Denne nye typen datamaskiner kan fungere fra de mest forskjellige kvantesystemene, men de mest populære implementeringene les snurre rundt, en kvanteegenskap som er tilstede i partikler som protoner, fotoner og elektroner.
Logikken bak kvantecomputeren er også litt forskjellig fra det som brukes i datamaskiner klassikere, som opererer gjennom logiske setninger hvis mulige resultater bare er tallene 0 og 1.
Forskjellen mellom elektroniske og kvante datamaskiner skyldes at natursannsynlig gir kvantefysikk, før vi leser bitkvante, statusen kan ikke bare være 0 eller 1, men også kryss mellom disse statene. Det er som om det i kvantemaskiner er svar som ja, nei, og begge ble tatt opp samtidig. Hvis du vil bedre forstå sannsynlighetene for kvanteverdenen, kan du gå til teksten vår på Heisenbergs usikkerhetsprinsipp.
![53-qubit kvanteprosessor, utviklet av Google i 2019. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Den merkelige egenskapen som gjør kvantedatamaskiner så spesielle kalles kollapsegiryrkeibølge. Alle kvantesystemer er fullstendig beskrevet av en respektive bølgefunksjon, men før vi ser på et kvantesystem, på jakt etter noen av dens fysisk storhet som kan måles (masse, elektrisk ladning, magnetisk felt, for eksempel), kan bølgefunksjonen støtte mer enn en verdi for hver av disse mengdene og det er sannsynlighet for at hver av disse verdiene vil bli målt.
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
Du kan spørre deg selv - hva er fordelen med å ikke vite på forhånd de mulige verdiene til et kvantemål? Svaret er: før beregninger, for eksempel, sikret naturen til kvantebiter at riktig svar var blant mulighetene. Med andre ord kan vi si at datamaskinen allerede hadde vurderte mange resultater, selv før du får svaret på beregningen. Dette gjør at tidberegningsmessig som brukes på å løse komplekse problemer, heller drastisk redusert.
Seogså: Noen av de viktigste fysikerne i historien og deres funn
Quantum Computer Muligheter
Men når alt kommer til alt, hva kan vi gjøre med en kvantecomputer? Svært sannsynlig, kvantecomputerne vil ikke bli brukt til trivielle formål som å surfe på internett eller se på en video, siden elektroniske datamaskiner for disse formålene er ganske effektive, i tillegg til at de er mye billigere enn kvantemaskiner.
Imidlertid når vi snakker om beregningerkomplekser, som de som involverer kryptografiipassordbankervil bruk av kvantecomputere være til stor hjelp. Hvis vi er i stand til å gjøre kvantecomputere til fullt funksjonelle enheter, vil vi være i stand til å gjøre det simulere ting vi aldri trodde var mulig, som jordens klimadynamikk, dannelse av galakser, simuleringer av levende systemer og mange andre muligheter.
Se også: Hva var Einsteins deltakelse i prosjektet som ga opphav til atombomben?
Qubits - kvantebitene
Kvantbiter kalles ofte qubits (quantum bits). Disse qubits representerer et stort sprang fra bitene som brukes av elektroniske datamaskiner: de kan ha tilstandene 0 og 1 samtidig. I praksis er det som om kvantecomputerens kapasitet er eksponentiell i forhold til antall biter: en 1-bits kvantecomputer tilsvarer en klassisk 2-bit elektronisk datamaskin og en 2-bit kvantecomputer tilsvarer en 4-bit datamaskin elektronikk. Se nedenfor en tabell som relaterer kapasiteten til kvantebiter til deres korrespondanse med klassiske biter:
Mengde kvantebiter |
Klassisk bitmatching |
1 qubit |
2 biter |
2 qubits |
4 biter |
10 qubits |
1024 bits |
20 qubits |
1048576 bits |
64 qubits |
1,84.1019 biter |
512 qubits |
1,34.10154 biter |
Seogså: De viktigste navnene og de største oppdagelsene i moderne fysikk
2019 Quantum Processor
Nylig hevdet Google-forskere å ha nådd "kvanteoverlegenhet", fordi de var i stand til å utføre, på 200 sekunder, en beregning som den mest avanserte datamaskinen i verden, Toppmøte, fra IBM, ville ta omtrent 10 000 år. Eksperimentet utført av forskerne brukte 53 qubits, tilsvarende omtrent 1016 For å holde kvanteprosessoren fullt fungerende, ble datamaskinen holdt ved svært lave temperaturer, rundt 20 mK (0,02 K).
Resultatene oppnådd av eksperimentet antyder at konseptet bak maskiniTuring, som teoretisk er universell og i stand til å simulere hvilken som helst beregningsmodell, kan være feil. Dette fordi klassiske datamaskiner, basert på Turings teoretiske sett, ikke er i stand til å utføre oppgaver utført av kvanteprosessoren, i det minste ikke med samme hastighet eller med samme presisjon.
Bildekreditt
[1] natur
Av Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
