tehnica de calculcuantic este știința care studiază dezvoltarea algoritmi și software-uri pe baza informațiilor procesate de sistemele cuantice, ca atomi, fotoni sau particulesubatomic. Spre deosebire de computerele clasice, computerele cuantice funcționează conform legilor probabilistice ale fizică cuantică.
Posibilitățile oferite de calculul cuantic deschid un nou orizont pentru dezvoltarea tehnologică și permiteți-ne să ne imaginăm un viitor cu computere capabile să rezolve sarcini mai complexe în momente din ce în ce mai mari. minori.
Uitede asemenea:Descoperiri fizice care au avut loc accidental
Ce este un computer cuantic?
O calculatorcuantic este o mașină care poate fi programatpentrurezolvaProblemelogic, la fel ca computerele electronice de astăzi. În timp ce computerele noastre folosesc curentul electric care trece prin tranzistoare pentru a emula biții 1 și 0, computerele cuantice o fac pe baza măsurătorilor cuantice, cum ar fi nivelurile de energie a unui grup de atomi, direcțiile polarizare de fotoni etc.
Cum funcționează calculul cuantic?
Calculul cuantic se bazează pe dezvoltarea algoritmilor logici care pot fi executați de un alt tip de computer decât un computer convențional. Calculatoarele cuantice sunt mașini extrem de complexe și care depind de o echilibrul termic prea delicat. Majoritatea acestor computere pot funcționa doar la temperaturi foarte scăzute, astfel încât sunt răcite la aproximativ -272 ° C prin intermediul azot sau heliu lichid.
Acest lucru se datorează faptului că bițicuantic(numit si qubits) trebuie să fie în „reglare” tot timpul (din punct de vedere tehnic, spunem că trebuie să fie în fază) și orice variație bruscă a temperaturii poate „amestecați-i”.
Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)
Calculul clasic se face prin circuite care înregistrează și controlează trecerea curentului electric. Aproximativ vorbind, când trecerea curent electric, computerul înregistrează aceste informații sub forma unui bit, care poate fi 0 sau 1. Toate sarcinile efectuate de computere funcționează prin manipularea acestor biți.
La computerele cuantice, la rândul lor, informațiile sunt obținute din alte lucruri, cum ar fi direcția a învârti a unui atom, polarizarea unui foton, nivelurile de energie ale unui grup de atomi etc. În ciuda faptului că sunt diferite între ele, aceste sisteme au un lucru în comun: sunt guvernate de legile din fizică cuantică.
Pentru a dezvolta o înțelegere mai profundă a computerelor cuantice, trebuie să cunoaștem o parte din ciudățenia mecanicii cuantice, nu-i așa?
Vezi și:Principiul incertitudinii lui Heisenberg - Unul dintre cele mai curioase principii din fizică
Calcul și mecanica cuantică
La legile care guvernează comportamentul biților cuantici sunt complet diferite de cele ale fizicii clasice.
In conformitate cu fizica clasică, înainte de a deschide o cutie care conține o lampă, sunt de așteptat doar două rezultate: lampa va fi aprinsă sau oprită. Cu toate acestea, conform legilor mecanicii cuantice, starea lămpii nu poate fi afirmată fără a fi observată direct.
Dacă presupunem că lampa în cauză este un obiect cuantic, înainte de a deschide cutia, starea lămpii ar fi a combinație a tuturor posibilităților. În momentul deschiderii cutiei, toate combinațiile de stări ar dispărea și lampa ar presupune doar una dintre configurațiile posibile: pornită sau oprită. Este ca și cum starea de ignoranță despre ce se află în interiorul cutiei ar face ca lampa să se aprindă și să se stingă în același timp, dar ce face ca natura să aleagă una dintre stări? Nu știm.
Această caracteristică a mecanicii cuantice permite qubiților să își asume toate stările posibile înainte de a fi observate. In practica, qubitii iau în considerare rezultatul unei operații chiar înainte de a fi fost terminat, este ca și cum am putea cunoaște rezultatul unui joc de capete sau cozi când moneda era încă în aer.
Posibilitățile de calcul cuantic oferă o câștig imens de calcul, deoarece fiecare qubit este echivalent cu 2 biți clasici, prin urmare, un computer cuantic care operează cu 64 de biți este echivalent cu un computer clasic echipat cu 264 biți (aproximativ 1.8.1019 biți). Numerele întăresc doar că calculul cuantic este un mare pariu pentru viitor.
Uitede asemenea:7 întrebări la care fizica nu a putut răspunde
Calculul cuantic astăzi
În ultimii ani, progresele tehnologice au permis crearea primului procesoarecuantic funcţional. De atunci, progresul în construcția de cipuri cuantice s-a produs într-un ritm accelerat, în parte datorită interesului comercial din partea industriei. Siguranță,criptomonede,bănci,universități si altii.
Companii mari de calculatoare precum Google si IBM, au produs computere cuantice din ce în ce mai puternice. Ultima versiune este computerul cuantic Google, care are „doar” 53 de qubiți. Acest computer a reușit să efectueze în câteva minute un calcul pe care cel mai rapid computer din lume l-ar efectua în cel puțin 10.000 de ani.
De Rafael Hellerbrock
Profesor de fizică
Doriți să faceți referire la acest text într-o școală sau într-o lucrare academică? Uite:
HELERBROCK, Rafael. „Ce este calculul cuantic?”; Școala din Brazilia. Disponibil in: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm. Accesat la 28 iunie 2021.
