databehandlingkvante er vitenskapen som studerer utviklingen av algoritmer og programvare basert på informasjon som behandles av kvantesystemer, som atomer, fotoner eller partiklersubatomisk. I motsetning til klassiske datamaskiner, opererer kvantedatamaskiner i henhold til de sannsynlige lovene til kvantefysikk.
Mulighetene som gis ved kvanteberegning åpner en ny horisont for teknologisk utvikling og la oss se for oss en fremtid med datamaskiner som er i stand til å løse mer komplekse oppgaver til stadig økende tider. mindreårige.
Seogså:Fysikkfunn som skjedde ved et uhell
Hva er en kvantecomputer?
O datamaskinkvante er en maskin som kan være planlagttilløseproblemerlogisk, det samme gjør dagens elektroniske datamaskiner. Mens datamaskinene våre bruker den elektriske strømmen som går gjennom transistorer for å etterligne bit 1 og 0, gjør kvantecomputere det basert på kvantemål, for eksempel energinivåer av en klynge av atomer, retningene til polarisering av fotoner etc.
Hvordan fungerer quantum computing?
Quantum computing er basert på utviklingen av logiske algoritmer som kan utføres av en annen type datamaskin enn en vanlig datamaskin. Kvante datamaskiner er ekstremt komplekse maskiner og det avhenger av en termisk balanse for delikat. De fleste av disse datamaskinene kan bare fungere ved veldig lave temperaturer, så de blir avkjølt til rundt -272 ° C ved hjelp av nitrogen eller flytende helium.
Dette er fordi biterkvante(også kalt qubits) de må være i "tuning" hele tiden (teknisk sett sier vi at de må være i fase), og enhver plutselig temperaturvariasjon kan "stokk dem".
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
Klassisk databehandling gjøres gjennom kretser som registrerer og styrer passering av elektrisk strøm. Grovt sett når passeringen av elektrisk strøm, registrerer datamaskinen denne informasjonen i form av en bit, som kan være 0 eller 1. Alle oppgaver utført av datamaskiner fungerer ved å manipulere disse bitene.
I kvantedatamaskiner får man igjen informasjon fra andre ting, for eksempel retningen på snurre rundt av et atom, polariseringen av et foton, energinivåene til en klynge av atomer, etc. Til tross for at de er forskjellige fra hverandre, har disse systemene en ting til felles: er underlagt lovene i kvantefysikk.
For å utvikle en dypere forståelse av kvantedatamaskiner, trenger vi å vite noe av det rare ved kvantemekanikk, skal vi?
Se også:Heisenbergs usikkerhetsprinsipp - Et av de mest nysgjerrige prinsippene i fysikk
Beregning og kvantemekanikk
På lover som styrer oppførselen til kvantebiter, er helt forskjellige fra klassisk fysikk.
Ifølge klassisk fysikk, før du åpner en eske som inneholder en lampe, forventes bare to resultater: lampen vil være på eller av. I følge kvantemekanikkens lover kan imidlertid ikke lampens tilstand bekreftes uten å ha observert den direkte.
Hvis vi antar at lampen det er snakk om er et kvanteobjekt, vil lampens tilstand være a før vi åpner boksen kombinasjon av alle muligheter. I det øyeblikket boksen ble åpnet, ville alle kombinasjoner av stater forsvinne, og lampen ville bare anta en av de mulige konfigurasjonene: på eller av. Det er som om uvitenhetstilstand om hva som er inne i esken, vil lampen gå på og av samtidig, men hva får naturen til å velge en av statene? Vi vet ikke.
Denne funksjonen i kvantemekanikken gjør det mulig for qubits å anta alle mulige tilstander før de blir observert. I praksis, qubits vurderer resultatet av en operasjon allerede før den har vært ferdig, det er som om vi kunne vite resultatet av et spill med hoder eller haler når mynten fortsatt var i luften.
Mulighetene for quantum computing tilbyr a stor beregningsgevinst, siden hver qubit tilsvarer 2 klassiske biter, tilsvarer derfor en kvantecomputer som fungerer med 64 bits en klassisk datamaskin utstyrt med 264 biter (ca. 1.8.1019 biter). Tallene forsterker bare at kvanteberegning er en stor innsats for fremtiden.
Seogså:7 spørsmål fysikk ikke har klart å svare på
Quantum computing i dag
De siste årene tillot teknologiske fremskritt etableringen av den første prosessorerkvante funksjonell. Siden da har fremskrittet i konstruksjonen av kvantebrikker skjedd i et akselerert tempo, delvis på grunn av stor kommersiell interesse fra industrien. sikkerhet,kryptovalutaer,banker,universiteter og andre.
Store dataselskaper som Google og IBM, har produsert stadig kraftigere kvantedatamaskiner. Den siste utgivelsen er Googles kvantecomputer, som har "bare" 53 qubits. Denne datamaskinen klarte i løpet av få minutter å beregne at verdens raskeste datamaskin ville utføre på minst 10 000 år.
Av Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
Vil du referere til denne teksten i et skole- eller akademisk arbeid? Se:
HELERBROCK, Rafael. "Hva er quantum computing?"; Brasilskolen. Tilgjengelig i: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm. Tilgang 28. juni 2021.
