O računalnikkvant je programljiva naprava, ki lahko deluje izračuniin algoritmi z manipulacijo in branjem informacij, shranjenih v kvantnih sistemih, kot npr atomi, molekule, protoni, elektroni in fotoni. V tej vrsti računalnika bitovkvantna, ki po svoji naravi omogočajo tovrstnim računalnikom izvajanje nalog za to bi elektronski računalniki potrebovali tisoče ali celo milijone let.
preberiteveč:Kaj so črne luknje in kako delujejo?
Kako deluje kvantni računalnik?
Ti računalnikikvant se popolnoma razlikujejo od običajnih računalnikov, ki temeljijo na prehodu električni tok prek majhnih naprav polprevodniki, poklical tranzistorji. Ta nova vrsta računalnika lahko deluje iz najrazličnejših kvantnih sistemov, vendar najbolj priljubljenih izvedb Preberi vrtenje, kvantna lastnost, prisotna v delcih, kot so protoni, fotoni in elektroni.
Tudi logika kvantnega računalnika se nekoliko razlikuje od tiste, ki se uporablja v računalnikih klasike, ki delujejo z logičnimi stavki, katerih možni rezultati so le številki 0 in 1.
Razlika med elektronskim in kvantnim računalnikom je v tem, da naraveverjetnostna daje kvantna fizika, preden preberemo bitkvantna, njegov status je lahko ne samo 0 ali 1, temveč tudi križišče med temi državami. Kot da bi v kvantnih računalnikih odgovorili z da, ne in oba so bila hkrati sprejeta. Če želite bolje razumeti verjetnosti kvantnega sveta, obiščite naše besedilo na Heisenbergovo načelo negotovosti.
![53-qubit kvantni procesor, ki ga je Google razvil leta 2019. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Čudna lastnost, zaradi katere so kvantni računalniki tako posebni, se imenuje propaddajepoklicvval. Vse kvantne sisteme v celoti opisuje ustrezna valovna funkcija, toda preden pogledamo kvantni sistem, poiščemo nekaj njegovih telesna veličina ki jih je mogoče izmeriti (na primer maso, električni naboj, magnetno polje), lahko valovna funkcija podpira več kot eno vrednost za vsako od teh količin in obstaja verjetnost, da bo vsaka od teh vrednosti izmerjena.
Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)
Morda se sprašujete - v čem je prednost, če vnaprej ne poznamo možnih vrednosti kvantne mere? Odgovor je: na primer pred kakršnimi koli izračuni je narava kvantnih bitov zagotovila, da je med možnostmi tudi pravilen odgovor. Z drugimi besedami, lahko rečemo, da je računalnik že imel upoštevali številne rezultate, še preden dobite odgovor na izračun. Zaradi tega je časračunski ki se porabi za reševanje zapletenih problemov drastično zmanjšana.
Poglejtudi: Nekateri najpomembnejši fiziki v zgodovini in njihova odkritja
Kvantne računalniške možnosti
Toda kaj bi lahko naredili s kvantnim računalnikom? Zelo verjetno, kvantni računalniki ne bo uporabljen za nepomembne namene kot brskanje po internetu ali gledanje videoposnetkov, saj so elektronski računalniki za te namene precej učinkoviti, poleg tega pa so veliko cenejši od kvantnih računalnikov.
Ko pa govorimo o izračunikompleksi, kot tiste, ki vključujejo kriptografijavgeslabank, bo uporaba kvantnih računalnikov v veliko pomoč. Če bomo lahko naredili kvantne računalnike popolnoma funkcionalne naprave, bomo to lahko storili simulirati stvari, za katere nikoli nismo mislili, da so možne, na primer Zemljina klimatska dinamika, nastajanje galaksij, simulacije živih sistemov in številne druge možnosti.
Glej tudi: Kakšno je bilo sodelovanje Einsteina v projektu, ki je povzročil nastanek atomske bombe?
Qubits - kvantni bit
Kvantne bite pogosto imenujemo kubiti (kvantni biti). Ti kubiti predstavljajo velik preskok od bitov, ki jih uporabljajo elektronski računalniki: oni lahko imata stanja 0 in 1 hkrati. V praksi je tako, kot da je zmogljivost kvantnega računalnika eksponentna glede na število bitov: 1-bitni kvantni računalnik je enakovreden klasičnemu 2-bitnemu elektronskemu računalniku, 2-bitni kvantni računalnik pa 4-bitnemu računalniku elektronika. Glej spodnjo tabelo, ki povezuje zmogljivost kvantnih bitov z njihovo ujemanjem s klasičnimi bitami:
Količina kvantnih bitov |
Klasično ujemanje bitov |
1 kubit |
2 bita |
2 kubita |
4 bitov |
10 kubitov |
1024 bitov |
20 kubitov |
1048576 bitov |
64 kubitov |
1,84.1019 bitov |
512 kubitov |
1,34.10154 bitov |
Poglejtudi: Najpomembnejša imena in največja odkritja v sodobni fiziki
2019 kvantni procesor
Nedavno so Googlovi raziskovalci trdili, da so dosegli "kvantna nadvlada", ker so lahko v 200 sekundah izvedli izračun, da je najnaprednejši računalnik na svetu, Vrh, od IBM-a, bi trajalo približno 10.000 let. V poskusu, ki so ga izvedli raziskovalci, je bilo uporabljenih 53 kubitov, kar ustreza približno 1016 klasičnih bitov, da je kvantni procesor popolnoma deloval, je bil računalnik pri zelo nizkih temperaturah, približno 20 mK (0,02 K).
Rezultati, pridobljeni s poskusom, kažejo, da koncept, ki stoji za strojvTuring, da je teoretično univerzalno in lahko simulira kateri koli računski model, bi lahko bilo napačno. To je zato, ker klasični računalniki, ki temeljijo na Turingovem teoretičnem naboru, ne morejo izvesti naloge, ki jih izvaja kvantni procesor, vsaj ne z enako hitrostjo ali z enako natančnost.
Zasluga za podobo
[1] narave
Avtor Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike
