Што такое і як працуе квантавы кампутар?

Усе мы ў свой час чулі словы квантавы кампутар, але, як правіла, вельмі мала хто ведае, што гэта на самой справе. Для многіх першае, што прыходзіць у галаву, - гэта вельмі магутны персанальны кампутар, здольны выконваць любыя задачы, але з максімальнай хуткасцю, але гэта не просты супермагутны кампутар, Гэта значна больш, чым гэта.

Хоць гэта машыны, недаступныя для шырокай публікі, яны выклікаюць шмат цікаўнасці. У гэтым артыкуле мы растлумачым, што такое квантавы кампутар і для чаго ён звычайна выкарыстоўваецца, і на якіх квантавых з'явах заснавана яго магутнасць.

Што такое квантавы кампутар?

Квантавыя кампутары - гэта мамантавыя машыны, якія выкарыстоўваюць некаторыя з'явы квантавай механікі для дасягнення значнага павелічэння вылічальнай магутнасці. Квантавыя кампутары здольныя ісці ў нагу з бітумам любога традыцыйнага настольнага камп'ютэра. Тое, што часта называюць квантавай вяршэнствам.

Ці азначае гэта, што ў нас у канчатковым выніку будзе дома мець квантавы кампутар для серфінгу ў Інтэрнэце альбо ў відэагульні? Зусім не. Класічныя машыны па-ранейшаму будуць звычайным рашэннем як для вырашэння нашых праблем, так і на аснове іх інтэрактыўнага адпачынку. Таксама самы эканамічны.

Квантавыя кампутары абяцаюць стаць штуршком для розных сфер тэхнічнага прагрэсу, такіх як навука, медыцына або генетыка. Некаторыя кампаніі ўжо пачынаюць выкарыстоўваць іх для распрацоўкі новых прадуктаў, такія як новыя больш лёгкія і трывалыя матэрыялы для поўнай замены цеплавога паліва.

квантавы

Як працуе квантавы кампутар?

Гэтыя машыны яны не абапіраюцца на звычайнае абсталяванне, як і той, які мы можам знайсці ў нашых хатніх кампутарах, гаворка ідзе не пра буйнамаштабныя відэакарты і працэсары, а значна больш, чым па колькасці, так і па складанасці. Сакрэт магутнасці квантавага кампутара заключаецца ў яго здольнасці генераваць і маніпуляваць квантавымі бітамі альбо кубітаў.

Што такое Qubit?

Традыцыйныя кампутары выкарыстоўваюць біты, мегабайты, гігабіты ... Паток электрычных ці аптычных імпульсаў, якія прадстаўляюць адзінкі і нулі. Увесь віртуальны свет ад электроннай пошты, вэб-сайта ці фільма, які мы бачым у Інтэрнэце, неабходны для доўгага ланцужка нулёў і адзінак.

Квантавыя кампутары выкарыстоўваюць кубіты, субатомныя часціцы, такія як электроны ці фатоны. Падыход некаторых кампаній падабаецца Google абапіраецца на звышправодзячыя ланцугі, астуджаныя да тэмператур ніжэй глыбокага космасу. Іншыя захопліваюць асобныя атамы ў электрамагнітных палях на крамянёвым чыпе ў вакуумнай камеры. У абодвух выпадках мэта складаецца ў ізаляцыі кубітаў да кантраляванага квантавага стану.

Кубіты валодаюць некаторымі своеасаблівымі ўласцівасцямі, якія робяць групу з іх здольнай даваць значна большую магутнасць апрацоўкі, чым тая ж колькасць бінарных бітаў. Найбольш важныя называюцца суперпазіцыяй і квантавым перапляценнем.

Што такое квантавая суперпазіцыя?

Квантавая суперпазіцыя сустракаецца ў прыродзе, калі элементарная часціца адначасова мае два і больш стану, як гэта адбываецца з фатонамі, якія яны могуць адначасова знаходзіцца ў двух розных месцах, што неймаверна ў звычайным фізічным свеце.

Гэта ўласцівасць назіраецца і ў іншых часціц, такіх як электроны ці нейтроны, у атамах альбо нават у малых малекулах. Гэта падарожжа прымусіла навукоўцаў задумацца, дзе мяжа паміж квантавым светам і тым, што мы называем рэальным светам, калі часціца перастае быць квантавай і падпарадкоўваецца вядомым фізічным законам.

Дзякуючы гэтай з'яве квантавы кампутар з некалькімі перакрываюцца кубітамі можа адначасова атрымаць вялікую колькасць магчымых вынікаў.

квантавыя чыпы

Квантавая заблытанасць

Вы можаце генераваць пары "заблытаных" кубітаў, пры гэтым абодва існуюць у адным квантавым стане. Зменіце стан аднаго з кубітаў гэта імгненна зменіць стан адзін аднаго прадказальным чынам, гэта адбываецца, нават калі вы далёка адзін ад аднаго.

Дакладна невядома, як і чаму на самай справе працуе квантавае заблытванне. Нешта, што змагло збянтэжыць самога Альберта Эйнштэйна, які апісаў бы гэта як "жудаснае дзеянне на адлегласці". Зблытванне жыццёва неабходна для таго, каб квантавыя кампутары набылі вялікую магутнасць. У звычайным кампутары падвойванне колькасці бітаў у два разы павялічвае яго магутнасць апрацоўкі. У выпадку з квантавым кампутарам даданне дадатковых кубітаў вырабляе экспанентнае павелічэнне яго ёмістасці.

Гэтыя машыны выкарыстоўваюць перавагі кубітаў, якія заблыталіся ў своеасаблівым квантавым ланцужку рамонкаў, для выканання аперацый. Магчымасць машын паскараць разлікі з дапамогай спецыяльна распрацаваных квантавых алгарытмаў - прычына, па якой яны выклікаюць так шмат хваляванняў.

Груша не ўсё выключна, калі гаворка ідзе пра квантавыя кампутары, бо яны вельмі ўспрымальныя да памылак, з-за непаслядоўнасці вылічэнняў.

Непаслядоўнасць

Гэта з'ява, якая прымушае квантавыя паводзіны згасаць і канчаткова знікаць з-за ўзаемадзеяння кубітаў з навакольным асяроддзем, паколькі іх квантавы стан вельмі далікатны. Лёгкая вібрацыя або змена тэмпературы можа прывесці да таго, што яны выйдуць з перакрыцця да выканання задання. Па гэтай прычыне кубіты звычайна захоўваюцца ў халадзільніках і вакуумных камерах пры вельмі нізкай тэмпературы.

Квантавы кампутар Google

Google не хацеў, каб яго пакідалі, калі гаворка ідзе пра квантавыя тэхналогіі, паўночнаамерыканскага гіганта распрацаваў квантавы камп'ютэр, здольны правесці вылічэнні за 200 секунд, што на традыцыйным суперкампутары заняло б дзесяць тысяч гадоў. Менавіта таму ён абвяшчае, што квантавыя кампутары - гэта бліжэйшая будучыня. Хоць канкурэнцыя IBM у канчатковым выніку не пагаджаецца.

Нейтральныя даследчыкі паказваюць, што квантавы кампутар Google павінен быў правесці разлік выпадковых лікаў, які мог бы быць паспяховым толькі тады, калі б усе кампаненты кампутара працавалі ў поўнай гармоніі.

Прэзідэнт Google з навукоўцам

Google не плануе адставаць у гэтай гонцы, і таму абяцае ўкласці значна больш капіталу ў гэтую тэхналогію. У выпадку з Google мы можам зразумець, што так і будзе, хаця IMB не збіраецца сядзець склаўшы рукі, бо большая частка яго рэсурсаў у цяперашні час накіравана на ўдасканаленне гэтай тэхналогіі. Час пакажа, ці здольны Google самастойна развіць квантавае перавагу альбо яму трэба будзе далучыцца да яго канкурэнцыі.

Гэта тэхналогія, якая можа прынесці карысць усім нам пры распрацоўцы лекаў, здольных вылечваць хваробы пакуль невылечны.


Змест артыкула адпавядае нашым прынцыпам рэдакцыйная этыка. Каб паведаміць пра памылку, націсніце тут.

Будзьце першым, каб каментаваць

Пакіньце свой каментар

Ваш электронны адрас не будзе апублікаваны. Абавязковыя для запаўнення палі пазначаныя *

*

*

  1. Адказны за дадзеныя: Мігель Анхель Гатон
  2. Прызначэнне дадзеных: Кантроль спаму, кіраванне каментарыямі.
  3. Легітымнасць: ваша згода
  4. Перадача дадзеных: Дадзеныя не будуць перададзены трэцім асобам, за выключэннем юрыдычных абавязкаў.
  5. Захоўванне дадзеных: База дадзеных, размешчаная Occentus Networks (ЕС)
  6. Правы: у любы час вы можаце абмежаваць, аднавіць і выдаліць сваю інфармацыю.