O calculatorcuantic este un dispozitiv programabil capabil de performanță calculeși algoritmi prin manipularea și citirea informațiilor stocate în sistemele cuantice, cum ar fi atomi, molecule, protoni, electroni și fotoni. În acest tip de computer, bițicuantic, care, prin însăși natura sa, fac ca acest tip de computer să poată îndeplini sarcini care ar dura mii sau chiar milioane de ani pentru a fi realizate de computerele electronice.
cititMai mult:Ce sunt găurile negre și cum funcționează?
Cum funcționează computerul cuantic?
Tu calculatoarecuantic sunt complet diferite de computerele obișnuite, care se bazează pe trecere curent electric prin dispozitive mici semiconductori, numit tranzistoare. Acest nou tip de computer poate funcționa din cele mai diverse sisteme cuantice, cu toate acestea, cele mai populare implementări Citeste a învârti, o proprietate cuantică prezentă în particule precum protoni, fotoni și electroni.
Logica din spatele computerului cuantic este, de asemenea, puțin diferită de ceea ce este folosit în computere clasice, care operează prin propoziții logice ale căror rezultate posibile sunt doar numerele 0 și 1.
Diferența dintre computerele electronice și cele cuantice se datorează naturăprobabilistică dă fizică cuantică, înainte de a citi piccuantic, statutul său poate fi nu numai 0 sau 1, ci și intersecție între aceste stări. Este ca și cum în computerele cuantice, răspunsurile ca da, nu și ambele au fost admise simultan. Dacă doriți să înțelegeți mai bine probabilitățile lumii cuantice, vizitați textul nostru de pe Principiul incertitudinii lui Heisenberg.
![Procesor cuantic de 53 qubit, dezvoltat de Google în 2019. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Proprietatea ciudată care face computerele cuantice atât de speciale se numește colapsdăocupaţieînval. Toate sistemele cuantice sunt complet descrise de o funcție de undă respectivă, dar înainte să ne uităm la un sistem cuantic, căutând o parte din măreția fizică care poate fi măsurată (masă, sarcină electrică, câmp magnetic, de exemplu), funcția de undă poate susține mai mult de o valoare pentru fiecare dintre aceste cantități și există probabilități ca fiecare dintre aceste valori să fie măsurată.
Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)
S-ar putea să vă întrebați - care este avantajul de a nu cunoaște din timp valorile posibile ale unei măsuri cuantice? Răspunsul este: înainte de a face orice calcul, de exemplu, natura biților cuantici a asigurat că răspunsul corect se număra printre posibilități. Cu alte cuvinte, putem spune că computerul avea deja a considerat multe rezultate, chiar înainte de a obține răspunsul la calcul. Acest lucru determină timpde calcul care este cheltuit pentru rezolvarea problemelor complexe redus drastic.
Uitede asemenea: Unii dintre cei mai importanți fizicieni din istorie și descoperirile lor
Posibilități computerizate cuantice
Dar la urma urmei, ce am putea face cu un computer cuantic? Foarte probabil, computerele cuantice nu va fi folosit în scopuri banale cum ar fi navigarea pe internet sau vizionarea unui videoclip, deoarece, în aceste scopuri, computerele electronice sunt destul de eficiente, pe lângă faptul că sunt mult mai ieftine decât computerele cuantice.
Cu toate acestea, când vorbim despre calculecomplexe, ca și cele care implică criptografieînparolebănci, utilizarea computerelor cuantice va fi de mare ajutor. Dacă vom reuși să facem computere cuantice dispozitive complet funcționale, vom putea simula lucruri pe care nu le-am crezut niciodată posibile, cum ar fi dinamica climatică a Pământului, formarea galaxiilor, simulări ale sistemelor vii și multe alte posibilități.
Vezi și: Care a fost participarea lui Einstein la proiectul care a dat naștere bombei atomice?
Qubits - biții cuantici
Biții cuantici sunt adesea numiți qubiți (biți cuantici). Aceste qubituri reprezintă un salt uriaș față de biții folosiți de computerele electronice: ei poate avea stări 0 și 1 simultan. În practică, este ca și cum capacitatea computerului cuantic ar fi exponențială în raport cu numărul de biți: un computer cuantic de 1 bit este echivalent cu un computer electronic clasic pe 2 biți, iar un computer cuantic pe 2 biți este echivalent cu un computer cu 4 biți Electronică. Vezi mai jos un tabel care leagă capacitatea biților cuantici de corespondența lor cu biții clasici:
Cantitatea de biți cuantici |
Potrivire clasică de biți |
1 qubit |
2 biți |
2 qubiți |
4 biți |
10 qubiți |
1024 biți |
20 de qubiți |
1048576 biți |
64 de qubiți |
1,84.1019 biți |
512 qubiți |
1,34.10154 biți |
Uitede asemenea: Cele mai importante nume și cele mai mari descoperiri din fizica modernă
Procesor cuantic 2019
Recent, cercetătorii Google au susținut că au ajuns la „supremația cuantică”, deoarece au reușit să efectueze, în 200 de secunde, un calcul pe care cel mai avansat computer din lume, Vârf, de la IBM, ar dura aproximativ 10.000 de ani. Experimentul efectuat de cercetători a folosit 53 de qubiți, ceea ce corespunde la aproximativ 1016 biți clasici, pentru a menține procesorul cuantic funcțional, computerul a fost ținut la temperaturi foarte scăzute, în jur de 20 mK (0,02 K).
Rezultatele obținute prin experiment sugerează că conceptul din spatele mașinărieînTuring, că teoretic este universal și capabil să simuleze orice model de calcul, ar putea fi greșit. Acest lucru se datorează faptului că computerele clasice, bazate pe setul teoretic al lui Turing, nu sunt capabile să efectueze sarcini efectuate de procesorul cuantic, cel puțin nu cu aceeași viteză și nici cu aceeași precizie.
Credit de imagine
[1] natură
De Rafael Hellerbrock
Profesor de fizică
