O datorkvant är en programmerbar enhet som kan utföra beräkningaroch algoritmer genom manipulation och läsning av information lagrad i kvantsystem, såsom atomer, molekyler, protoner, elektroner och fotoner. I denna typ av dator, bitarkvant, som i sin natur gör denna typ av dator kapabel att utföra uppgifter det skulle ta tusentals eller till och med miljoner år att göra elektroniska datorer.
läsaMer:Vad är svarta hål och hur fungerar de?
Hur fungerar kvantdatorn?
Du datorerkvant skiljer sig helt från vanliga datorer, som baseras på passering elektrisk ström genom små enheter halvledare, ringde transistorer. Denna nya typ av dator kan fungera från de mest olika kvantsystemen, dock de mest populära implementeringarna Läs snurra, en kvantegenskap som finns i partiklar såsom protoner, fotoner och elektroner.
Logiken bakom kvantdatorn skiljer sig också lite från vad som används i datorer klassiker, som fungerar genom logiska meningar vars möjliga resultat bara är siffrorna 0 och 1.
Skillnaden mellan elektroniska och kvantdatorer beror på
natursannolikhet ger kvantfysik, innan vi läser bitkvant, dess status kan inte bara vara 0 eller 1 utan också genomskärning mellan dessa stater. Det är som i kvantdatorer, svar som ja, nej och båda antogs samtidigt. Om du vill bättre förstå kvantvärldens sannolikheter, besök vår text på Heisenbergs osäkerhetsprincip.![53-qubit kvantprocessor, utvecklad av Google 2019. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
Den konstiga egenskapen som gör kvantdatorer så speciella kallas kollapsgerockupationiVinka. Alla kvantsystem beskrivs fullständigt av en respektive vågfunktion, men innan vi tittar på ett kvantsystem och letar efter några av dess fysisk storhet som kan mätas (massa, elektrisk laddning, magnetfält, till exempel), kan vågfunktionen stödja mer än ett värde för var och en av dessa kvantiteter och det finns sannolikheter att vart och ett av dessa värden kommer att mätas.
Sluta inte nu... Det finns mer efter reklam;)
Du kanske frågar dig själv - vad är fördelen med att inte veta i förväg de möjliga värdena för ett kvantmått? Svaret är: Innan du gör några beräkningar, till exempel, säkerställde kvantbitarnas natur att rätt svar var bland möjligheterna. Med andra ord kan vi säga att datorn redan hade ansåg många resultat, även innan du får beräkningssvaret. Detta gör att tidberäkningar som spenderas på att lösa komplexa problem, heller drastiskt minskat.
Seockså: Några av de viktigaste fysikerna i historien och deras upptäckter
Kvantdatormöjligheter
Men trots allt, vad skulle vi kunna göra med en kvantdator? Väldigt troligt, kvantdatorerna kommer inte att användas för triviala ändamål som att surfa på internet eller titta på en video, eftersom elektroniska datorer för dessa ändamål är ganska effektiva, förutom att de är mycket billigare än kvantdatorer.
Men när vi pratar om beräkningarkomplex, som de som involverar kryptografiilösenordbankerkommer användningen av kvantdatorer att vara till stor hjälp. Om vi kan göra kvantdatorer till fullt fungerande enheter kommer vi att kunna simulera saker som vi aldrig trodde var möjliga, som jordens klimatdynamik, galaxbildning, simuleringar av levande system och många andra möjligheter.
Se också: Vad var Einsteins deltagande i projektet som gav upphov till atombomben?
Qubits - kvantbitarna
Kvantbitar kallas ofta qubits (kvantbitar). Dessa qubits representerar ett stort steg från de bitar som används av elektroniska datorer: de kan ha tillstånd 0 och 1 samtidigt. I praktiken är det som om kvantdatorns kapacitet är exponentiell i förhållande till antalet bitar: en 1-bitars kvantdator motsvarar en klassisk 2-bitars elektronisk dator och en 2-bitars kvantdator motsvarar en 4-bitars dator elektronik. Se nedan en tabell som relaterar kvantbits kapacitet till deras korrespondens med klassiska bitar:
Mängd kvantbitar |
Klassisk bitmatchning |
1 qubit |
2 bitar |
2 qubits |
4 bitar |
10 qubits |
1024 bitar |
20 qubits |
1048576 bitar |
64 qubits |
1,84.1019 bitar |
512 qubits |
1,34.10154 bitar |
Seockså: De viktigaste namnen och de största upptäckterna i modern fysik
Kvantprocessor 2019
Nyligen hävdade Google-forskare att de hade nått "kvantöverhöghet", för att de på 200 sekunder kunde utföra en beräkning som den mest avancerade datorn i världen, Topp, från IBM, skulle ta cirka 10 000 år. Experimentet som utfördes av forskarna använde 53 qubits, motsvarande cirka 1016 klassiska bitar, för att hålla kvantprocessorn fullt fungerande, hölls datorn vid mycket låga temperaturer, cirka 20 mK (0,02 K).
De resultat som erhållits genom experimentet antyder att konceptet bakom maskiniTuring, som teoretiskt sett är universellt och kan simulera vilken beräkningsmodell som helst, kan vara fel. Detta beror på att klassiska datorer, baserade på Turings teoretiska uppsättning, inte kan utföra uppgifter som utförs av kvantprocessorn, åtminstone inte med samma hastighet eller med samma precision.
Bildkredit
[1] natur
Av Rafael Hellerbrock
Fysiklärare
