О компьютерквант это программируемое устройство, способное выполнять расчетыи алгоритмы посредством манипулирования и чтения информации, хранящейся в квантовых системах, таких как атомы, молекулы, протоны, электроны а также фотоны. В этом типе компьютера битыквант которые по самой своей природе делают этот тип компьютера способным выполнять задачи на это потребуются тысячи или даже миллионы лет, чтобы сделать электронно-вычислительные машины.
читатьболее:Что такое черные дыры и как они работают?
Как работает квантовый компьютер?
Ты компьютерыквант полностью отличаются от обычных компьютеров, которые основаны на прохождении электрический ток через небольшие устройства полупроводники, называется транзисторы. Этот новый тип компьютера может работать с самыми разными квантовыми системами, однако наиболее популярные реализации прочтите вращение, квантовое свойство, присутствующее в таких частицах, как протоны, фотоны а также электроны.
Логика квантового компьютера также немного отличается от того, что используется в компьютерах. классические, которые оперируют логическими предложениями, возможными результатами которых являются только числа 0 и 1.
Разница между электронными и квантовыми компьютерами заключается в том, что природавероятностный дает квантовая физика, прежде чем мы прочитаем немногоквант его статус может быть не только 0 или 1, но и пересечение между этими состояниями. Это как если бы в квантовых компьютерах ответы типа «да» и «нет» допускались одновременно. Если вы хотите лучше понять вероятности квантового мира, посетите наш текст на Принцип неопределенности Гейзенберга.
![53-кубитный квантовый процессор, разработанный Google в 2019 году. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Странное свойство, которое делает квантовые компьютеры такими особенными, называется крахдаетоккупациявволна. Все квантовые системы полностью описываются соответствующей волновой функцией, но прежде чем мы посмотрим на квантовую систему, мы рассмотрим некоторые из ее физическое величие которые можно измерить (например, масса, электрический заряд, магнитное поле), волновая функция может поддерживать более одного значения для каждой из этих величин и есть вероятность, что каждое из этих значений будет измерено.
Вы можете спросить себя - в чем преимущество незнания заранее возможных значений квантовой меры? Ответ таков: например, перед выполнением каких-либо вычислений природа квантовых битов гарантировала, что правильный ответ был среди возможных. Другими словами, мы можем сказать, что компьютер уже рассмотрел много результатов, еще до получения расчетного ответа. Это делает времявычислительный тратится на решение сложных задач, либо резко уменьшено.
Посмотритетакже: Некоторые из самых важных физиков в истории и их открытия
Возможности квантового компьютера
Но в конце концов, что мы могли делать с квантовым компьютером? Скорее всего, квантовые компьютеры не будет использоваться в тривиальных целях например, просмотр веб-страниц в Интернете или просмотр видео, поскольку для этих целей электронные компьютеры довольно эффективны, а также намного дешевле квантовых компьютеров.
Однако когда мы говорим о расчетыкомплексы, как и те, что связаны с криптографиявпаролибанки, использование квантовых компьютеров будет большим подспорьем. Если мы сможем сделать квантовые компьютеры полностью функциональными устройствами, мы сможем моделировать вещи, которые мы никогда не считали возможными, такие как динамика климата Земли, формирование галактик, моделирование живых систем и многие другие возможности.
Смотрите также: Каково было участие Эйнштейна в проекте создания атомной бомбы?
Кубиты - квантовые биты
Квантовые биты часто называют кубитами (квантовыми битами). Эти кубиты представляют собой огромный скачок по сравнению с битами, используемыми электронными компьютерами: они может иметь состояния 0 и 1 одновременно. На практике это как если бы производительность квантового компьютера экспоненциально зависела от количества битов: 1-битный квантовый компьютер эквивалентен классическому 2-битному электронному компьютеру, а 2-битный квантовый компьютер эквивалентен 4-битному компьютеру электроника. См. Ниже таблицу, в которой емкость квантовых битов соотносится с их соответствием классическим битам:
Количество квантовых битов |
Классическое сопоставление битов |
1 кубит |
2 бита |
2 кубита |
4 бита |
10 кубитов |
1024 бит |
20 кубитов |
1048576 бит |
64 кубита |
1,84.1019 биты |
512 кубитов |
1,34.10154 биты |
Посмотритетакже: Самые важные имена и величайшие открытия в современной физике
Квантовый процессор 2019 г.
Недавно исследователи Google заявили, что достигли "квантовое превосходство", потому что они были в состоянии выполнить за 200 секунд расчет, который самый продвинутый компьютер в мире, Саммитот IBM потребуется около 10 000 лет. В эксперименте, проведенном исследователями, использовалось 53 кубита, что соответствует примерно 1016 классические биты, чтобы квантовый процессор оставался полностью работоспособным, компьютер содержался при очень низких температурах, около 20 мК (0,02 К).
Результаты, полученные в ходе эксперимента, предполагают, что концепция, лежащая в основе машинавТьюринг, что теоретически универсально и способно моделировать любую вычислительную модель, может быть ошибочным. Это связано с тем, что классические компьютеры, основанные на теоретическом наборе Тьюринга, не могут выполнять задачи, выполняемые квантовым процессором, по крайней мере, не с той же скоростью или с той же самой точность.
Кредит изображения
[1] природа
Рафаэль Хеллерброк
Учитель физики
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/computacao-quantica.htm