O počítačkvantová je programovateľné zariadenie schopné vykonávať výpočtya algoritmy prostredníctvom manipulácie a čítania informácií uložených v kvantových systémoch, ako napr atómy, molekuly, protóny, elektróny a fotóny. V tomto type počítača bitykvantové, ktoré zo svojej podstaty umožňujú tento typ počítača vykonávať úlohy výroba elektronických zariadení by trvala tisíce alebo dokonca milióny rokov.
čítaťviac:Čo sú čierne diery a ako fungujú?
Ako funguje kvantový počítač?
Vy počítačovkvantová sa úplne líšia od bežných počítačov, ktoré sú založené na odovzdávaní elektrický prúd prostredníctvom malých zariadení polovodiče, zavolal tranzistory. Tento nový typ počítača môže pracovať z najrôznejších kvantových systémov, avšak z najpopulárnejších implementácií čítať točiť sa, kvantová vlastnosť prítomná v časticiach ako napr protóny, fotóny a elektróny.
Logika za kvantovým počítačom sa tiež trochu líši od logiky používanej v počítačoch klasika, ktoré fungujú prostredníctvom logických viet, ktorých možným výsledkom sú iba číslice 0 a 1.
Rozdiel medzi elektronickými a kvantovými počítačmi spočíva v tom, že prírodapravdepodobnostné dáva kvantová fyzika, skôr ako si prečítame trochakvantové, jeho stav môže byť nielen 0 alebo 1, ale aj križovatka medzi týmito štátmi. Je to akoby v kvantových počítačoch odpovede ako áno, nie a obe boli pripustené súčasne. Ak chcete lepšie pochopiť pravdepodobnosti kvantového sveta, navštívte náš text na webe Heisenbergov princíp neurčitosti.
![53-kvbitový kvantový procesor vyvinutý spoločnosťou Google v roku 2019. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Nazýva sa zvláštna vlastnosť, ktorá robí kvantové počítače tak špeciálnymi zrútiť sadávaokupáciavmávať. Všetky kvantové systémy sú úplne opísané príslušnou vlnovou funkciou, ale skôr ako sa pozrieme na kvantový systém, hľadáme niektoré z jeho fyzická veľkosť ktoré je možné merať (napríklad hmotnosť, elektrický náboj, magnetické pole), môže vlnová funkcia podporovať viac ako jednu hodnotu pre každé z týchto množstiev a existuje pravdepodobnosť, že sa každá z týchto hodnôt bude merať.
Teraz neprestávajte... Po reklame je toho viac;)
Možno sa pýtate sami seba - aká je výhoda, keď vopred nepoznáte možné hodnoty kvantovej miery? Odpoveď je: pred vykonaním akýchkoľvek výpočtov napríklad charakter kvantových bitov zabezpečil, aby medzi možnosťami bola aj správna odpoveď. Inými slovami, môžeme povedať, že počítač už bol považované za veľa výsledkov, ešte predtým, ako dostanete odpoveď na výpočet. Toto robí časvýpočtový ktorá sa vynakladá na riešenie zložitých problémov drasticky znížená.
Pozritiež: Niektorí z najdôležitejších fyzikov histórie a ich objavy
Možnosti kvantového počítača
Ale koniec koncov, čo by sme mohli robiť s kvantovým počítačom? Pravdepodobne, kvantové počítače nebudú použité na triviálne účely ako je prehliadanie internetu alebo sledovanie videa, pretože z týchto dôvodov sú elektronické počítače pomerne efektívne a navyše oveľa lacnejšie ako kvantové počítače.
Keď však hovoríme o výpočtykomplexy, ako sú tie, ktoré sa týkajú kryptografiavheslábanky, použitie kvantových počítačov bude veľkou pomocou. Ak dokážeme vyrobiť kvantové počítače plne funkčnými zariadeniami, dokážeme to simulovať veci, ktoré sme nikdy nepovažovali za možné, ako dynamika podnebia Zeme, vznik galaxií, simulácie živých systémov a mnoho ďalších možností.
Pozri tiež: Aká bola Einsteinova účasť na projekte, z ktorého vznikla atómová bomba?
Qubits - kvantové bity
Kvantové bity sa často nazývajú qubits (kvantové bity). Tieto qubits predstavujú obrovský skok od bitov používaných elektronickými počítačmi: nimi môže mať súčasne stavy 0 a 1. V praxi je to, akoby kapacita kvantového počítača bola exponenciálna vo vzťahu k počtu bitov: 1-bitový kvantový počítač je ekvivalentom klasického 2-bitového elektronického počítača a 2-bitový kvantový počítač je ekvivalentom 4-bitového počítača elektronika. Nižšie uvádzame tabuľku, ktorá spája kapacitu kvantových bitov s ich korešpondenciou s klasickými bitmi:
Množstvo kvantových bitov |
Klasické zladenie bitov |
1 qubit |
2 bity |
2 qubits |
4 bity |
10 qubitov |
1024 bitov |
20 qubitov |
1048576 bitov |
64 qubitov |
1,84.1019 bity |
512 qubitov |
1,34.10154 bity |
Pozritiež: Najdôležitejšie mená a najväčšie objavy v modernej fyzike
Kvantový procesor 2019
Nedávno výskumníci spoločnosti Google tvrdili, že dosiahli doménu „kvantová prevaha“, pretože boli schopní vykonať za 200 sekúnd výpočet, ktorý predstavuje najpokročilejší počítač na svete, Summitod spoločnosti IBM by trvalo asi 10 000 rokov. Experiment uskutočnený vedcami použil 53 qubitov, čo zodpovedá asi 1016 klasické bity, aby sa zabezpečila plná funkčnosť kvantového procesora, bol počítač udržiavaný pri veľmi nízkych teplotách, okolo 20 mK (0,02 K).
Výsledky získané experimentom naznačujú, že koncepcia za strojvTuring, ktorý je teoreticky univerzálny a schopný simulovať akýkoľvek výpočtový model, sa môže mýliť. Je to tak preto, lebo klasické počítače založené na Turingovej teoretickej množine nie sú schopné vykonávať úlohy vykonávané kvantovým procesorom, aspoň nie rovnakou rýchlosťou alebo rovnakou rýchlosťou presnosť.
Kredit na obrázok
[1] príroda
Autor: Rafael Hellerbrock
Učiteľ fyziky
