вычислениеквант наука, изучающая развитие алгоритмы а также программное обеспечение на основе информации, которая обрабатывается квантовыми системами, нравиться атомы, фотоны или же частицысубатомный. В отличие от классических компьютеров, квантовые компьютеры работают по вероятностным законам квантовая физика.
Возможности, предоставляемые квантовыми вычислениями, открывают новые горизонты для технологического развития и позволяют нам представить будущее с компьютерами, способными решать более сложные задачи во все возрастающее время. несовершеннолетние.
Посмотритетакже:Открытия в физике, произошедшие случайно
Что такое квантовый компьютер?
О компьютерквант это машина, которая может быть Запланированноедлярешатьпроблемылогичный, как и сегодняшние электронные компьютеры. В то время как наши компьютеры используют электрический ток, который проходит через транзисторы чтобы имитировать биты 1 и 0, квантовые компьютеры делают это на основе квантовых измерений, таких как уровни энергии кластера атомов направления поляризация фотонов и т. д.
Как работают квантовые вычисления?
Квантовые вычисления основаны на разработке логических алгоритмов, которые могут выполняться компьютером другого типа, нежели обычный компьютер. Квантовые компьютеры чрезвычайно сложные машины и это зависит от тепловой баланс слишком деликатный. Большинство этих компьютеров могут работать только при очень низких температурах, поэтому они охлаждаются примерно до -272 ° C с помощью азот или жидкий гелий.
Это потому, что битыквант(также называемый кубиты) они должны быть все время в «настройке» (технически мы говорим, что они должны быть в фазе), и любое резкое изменение температуры может "перемешайте их".
Классические вычисления выполняются через схемы, которые регистрируют и контролируют прохождение электрического тока. Грубо говоря, когда прохождение электрический ток, компьютер записывает эту информацию в виде бита, который может быть 0 или 1. Все задачи, выполняемые компьютерами, работают, манипулируя этими битами.
В квантовых компьютерах, в свою очередь, информация получается из других вещей, таких как направление движения вращение атома, поляризация фотона, энергетические уровни кластера атомов и т. д. Несмотря на то, что эти системы отличаются друг от друга, у этих систем есть одна общая черта: регулируются законами квантовая физика.
Чтобы глубже понять квантовые компьютеры, нам нужно знать некоторые странности квантовой механики, не так ли?
Смотрите также:Принцип неопределенности Гейзенберга - один из самых любопытных принципов в физике
Вычисления и квантовая механика
В законы управляющие поведением квантовых битов полностью отличаются от таковых в классической физике.
Согласно классическая физика, прежде чем открыть коробку с лампой, ожидаются только два результата: лампа будет включена или выключена. Однако, согласно законам квантовой механики, состояние лампы нельзя подтвердить, не наблюдая ее напрямую.
Если мы предположим, что рассматриваемая лампа является квантовым объектом, до того, как мы откроем коробку, состояние лампы будет равным. сочетание всех возможностей. В момент открытия коробки все комбинации состояний исчезнут, и лампа примет только одну из возможных конфигураций: включено или выключено. Это как если бы состояние незнания о том, что внутри коробки заставит лампочку включаться и выключаться одновременно, но что заставляет природу выбирать одно из состояний? Мы не знаем.
Эта особенность квантовой механики позволяет кубитам принимать все возможные состояния перед тем, как их можно будет наблюдать. На практике, кубиты учитывают результат операции еще до того, как она законченныйэто как если бы мы могли узнать результат игры орла или решки, когда монета все еще находилась в воздухе.
Возможности квантовых вычислений предлагают огромная вычислительная выгода, поскольку каждый кубит эквивалентен 2 классическим битам, поэтому квантовый компьютер, работающий с 64 битами, эквивалентен классическому компьютеру, оснащенному 264 бит (около 1,8,1019 биты). Цифры только подтверждают, что квантовые вычисления - это большая ставка на будущее.
Посмотритетакже:7 вопросов, на которые физика не смогла ответить
Квантовые вычисления сегодня
В последние годы технический прогресс позволил создать первые процессорыквант функциональный. С тех пор развитие квантовых микросхем происходит ускоренными темпами, отчасти из-за большого коммерческого интереса со стороны отрасли. безопасность,криптовалюты,банки,университеты и другие.
Крупные компьютерные компании, такие как Google и IBM, создали все более мощные квантовые компьютеры. Последний выпуск - квантовый компьютер Google, который имеет "всего" 53 кубита.. Этот компьютер был способен за считанные минуты произвести расчет, который самый быстрый компьютер в мире сможет выполнить как минимум за 10 000 лет.
Рафаэль Хеллерброк
Учитель физики
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm