обчислювальної технікиквантовий це наука, яка вивчає розвиток Росії алгоритми і програмне забезпечення на основі інформації, яка обробляється квантовими системами, подібно до атоми, фотони або частинкисубатомний. На відміну від класичних комп’ютерів, квантові комп’ютери працюють за імовірнісними законами Росії квантова фізика.
Можливості, що надаються квантовими обчисленнями, відкривають новий горизонт для технологічного розвитку і дозволяють нам уявити майбутнє за допомогою комп’ютерів, здатних вирішувати більш складні завдання у постійно зростаючі часи. неповнолітні.
Дивисьтакож:Відкриття фізики, що сталися випадково
Що таке квантовий комп’ютер?
О комп'ютерквантовий це машина, яка може бути за розкладомдлявирішитипроблемилогічний, як це роблять сучасні електронні комп’ютери. Поки наші комп'ютери використовують електричний струм, який проходить через транзистори для емуляції бітів 1 і 0 квантові комп'ютери роблять це на основі квантових вимірювань, таких як енергетичні рівні скупчення атомів, напрямки поляризація фотонів тощо
Як працюють квантові обчислення?
Квантові обчислення засновані на розробці логічних алгоритмів, які можуть виконуватися на комп'ютері іншого типу, ніж звичайний комп'ютер. Квантові комп'ютери є надзвичайно складні машини і які залежать від a тепловий баланс занадто делікатний. Більшість з цих комп'ютерів можуть працювати лише за дуже низьких температур, тому вони охолоджуються до -272 ° C за допомогою азоту або рідкий гелій.
Це тому, що бітиквантовий(також називається кубітів) вони повинні постійно перебувати в режимі "налаштування" (технічно ми говоримо, що вони повинні бути у фазі), і будь-які раптові коливання температури можуть "перетасувати їх".
Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)
Класичні обчислення здійснюються за допомогою схем, які реєструють і контролюють проходження електричного струму. Грубо кажучи, при проходженні електричний струм, комп'ютер записує цю інформацію у вигляді біта, який може бути 0 або 1. Всі завдання, що виконуються комп'ютерами, працюють, маніпулюючи цими бітами.
У квантових комп'ютерах, у свою чергу, інформація отримується з інших речей, таких як напрямок обертатися атома, поляризація фотона, енергетичні рівні скупчення атомів тощо. Незважаючи на те, що вони відрізняються одна від одної, ці системи мають одне спільне: регулюються законами Російської Федерації квантова фізика.
Щоб розвинути глибше розуміння квантових комп'ютерів, нам потрібно знати деякі дивацтва квантової механіки, чи не так?
Дивіться також:Принцип невизначеності Гейзенберга - один з найцікавіших принципів у фізиці
Обчислення та квантова механіка
В закони управління поведінкою квантових бітів абсолютно відрізняються від поведінки класичної фізики.
Відповідно з класична фізика, перед тим, як відкрити коробку з лампою, очікується лише два результати: лампа буде ввімкнена або вимкнена. Однак, згідно із законами квантової механіки, стан лампи не може бути підтверджений без безпосереднього спостереження за нею.
Якщо ми припустимо, що дана лампа є квантовим об'єктом, перед тим, як ми відкриємо коробку, стан лампи буде a поєднання всіх можливостей. Як тільки коробку було відкрито, всі комбінації станів зникнуть, а лампа прийме лише одну з можливих конфігурацій: увімкнути або вимкнути. Це як ніби стан незнання про те, що всередині коробки, змусило б лампочку одночасно вмикати і вимикати, але що змушує природу вибрати один із станів? Ми не знаємо.
Ця особливість квантової механіки дозволяє кубітам приймати всі можливі стани перед спостереженням. На практиці, кубіти вважають результат операції ще до того, як вона була закінчили, це як би ми могли знати результат гри в голови чи хвости, коли монета все ще була в повітрі.
Можливості квантових обчислень пропонують a величезний обчислювальний виграш, оскільки кожен кубіт еквівалентний 2 класичним бітам, отже, квантовий комп'ютер, який працює з 64 бітами, еквівалентний класичному комп'ютеру, оснащеному 264 біти (приблизно 1.8.1019 біти). Цифри лише підсилюють, що квантові обчислення є велика ставка на майбутнє.
Дивисьтакож:7 питань фізика не змогла відповісти
Квантові обчислення сьогодні
В останні роки технологічний прогрес дозволив створити перший процесориквантовий функціональний. З тих пір прогрес у будівництві квантових чіпів відбувався прискореними темпами, зокрема завдяки великому комерційному інтересу з боку галузі. безпека,криптовалюти,банки,університети і інші.
Великі комп'ютерні компанії, такі як Google та IBM, випускали все більш потужні квантові комп'ютери. Останній випуск - квантовий комп’ютер Google, який має «лише» 53 кубіти. Цей комп'ютер зміг за лічені хвилини обчислити, який найшвидший у світі комп'ютер може виконати принаймні за 10 000 років.
Автор: Рафаель Хеллерброк
Вчитель фізики
Хотіли б ви посилатися на цей текст у школі чи академічній роботі? Подивіться:
ХЕЛЕРБРОК, Рафаель. "Що таке квантові обчислення?"; Бразильська школа. Доступно: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm. Доступ 28 червня 2021 року.