Всички сме чували думите квантов компютър от известно време, но като цяло много малко знаят какво е всъщност. За мнозина първото нещо, което им идва на ум, е много мощен персонален компютър, способен да изпълнява всякакви задачи, но с максимална скорост, но това не е обикновен супер мощен компютър, Това е много повече от това.
Въпреки че това са машини, напълно недостъпни за широката публика, генерират много любопитство. В тази статия обясняваме какво представлява квантовият компютър и за какво обикновено се използва и какви са квантовите явления, на които се основава неговата мощ.
Какво представлява квантовият компютър?
Квантовите компютри са мамутски машини, които се възползват от някои явления на квантовата механика, за да постигнат голямо увеличение на процесорната мощност. Квантовите компютри са в състояние да следят битума на всеки традиционен супер настолен компютър. Нещо, което често се нарича квантово надмощие.
Означава ли това, че накрая всички ще имаме квантов компютър у дома, за да сърфираме в интернет или да играем видео игри? Абсолютно не. Класическите машини ще продължат да бъдат обичайното решение както за решаване на проблемите ни, така и на базата на нашето интерактивно отдих. Също така най-икономичният.
Квантовите компютри обещават да бъдат тласък за различни области на технологичния напредък, като наука, медицина или генетика. Някои компании вече започват да ги използват за разработване на новите си продукти, като нови по-леки и издръжливи материали, които напълно да заменят топлинното гориво.
Как работи квантовият компютър?
Тези машини те не основават силата си на конвенционален хардуер, подобно на този, който можем да намерим в нашите домашни компютри, не става въпрос за мащабни графични карти и процесори, той е много повече от това, както по количество, така и по сложност. Тайната на силата на квантовия компютър се крие в способността му да генерира и манипулира квантови битове или кубити.
Какво е Qubit?
Традиционните компютри използват битове, мегабайта, гигабита ... Поток от електрически или оптични импулси, представляващи единици и нули. Целият виртуален свят от имейл, уебсайт или филм, които виждаме онлайн, са от съществено значение за дългата верига от нули и единици.
Квантовите компютри използват кубити, субатомни частици като електрони или фотони. Подходът на някои компании като Google разчита на свръхпроводящи вериги, охладени до температури по-ниски от дълбокия космос. Други улавят отделни атоми в електромагнитни полета върху силициев чип, във вакуумна камера. И в двата случая целта е да се изолират кубитите до контролирано квантово състояние.
Кубитите имат някои особени свойства, които правят група от тях способни да дадат много повече процесорна мощност от същия брой бинарни битове. Най-важните се наричат суперпозиция и квантово заплитане.
Какво представлява квантовата суперпозиция?
Квантовата суперпозиция се среща в природата, когато елементарна частица едновременно притежава две или повече състояния, както се случва с фотоните, които те могат да останат на две различни места едновременно, нещо невъобразимо в обикновения физически свят.
Това свойство се наблюдава и при други частици като електрони или неутрони, в атоми или дори в малки молекули. Това пътуване е накарало учените да се замислят къде е границата между квантовия свят и това, което ние наричаме реалния свят, когато частицата вече не е квантова и е подчинена на известни физически закони.
Благодарение на това явление, квантовият компютър с няколко припокриващи се кубита може да достигне едновременно до голям брой възможни резултати.
Квантово заплитане
Можете да генерирате двойки "заплетени" кубити, като и двете съществуват в едно и също квантово състояние. Променете състоянието на един от кубитите това незабавно би променило състоянието на другия по предсказуем начин, това се случва дори ако сте далеч един от друг.
Не е известно със сигурност как и защо всъщност работи квантовото заплитане. Нещо, което успя да обърка самия Алберт Айнщайн, който би го описал като „ужасяващо действие от разстояние“. Заплитането е жизненоважно за квантовите компютри, за да придобият своята голяма сила. В конвенционален компютър удвояването на броя на битовете удвоява мощността му на обработка. В случай на квантов компютър, добавянето на допълнителни кубити води до експоненциално увеличение на капацитета му.
Тези машини се възползват от qubits, заплетени в един вид квантова маргаритка, за да извършват операции. Способността на машините да ускоряват изчисленията със специално разработени квантови алгоритми е причината те да генерират толкова много вълнение.
Pero не всичко е изключително, когато става въпрос за квантови компютри, тъй като те са много податливи на грешки, поради несъответствие в изчисленията.
Несъответствие
Това е феномен, който кара квантовото поведение да се разпада и накрая да изчезне поради взаимодействието на кубитите с тяхната среда, тъй като тяхното квантово състояние е много крехко. Леки вибрации или промяна в температурата могат да накарат те да излязат от припокриването, преди задачата да приключи. Поради тази причина кубитите обикновено се съхраняват в хладилници и вакуумни камери при много ниска температура.
Квантовият компютър на Google
Google не иска да бъде изоставен, що се отнася до квантовите технологии, северноамериканският гигант е разработил квантов компютър, способен да извърши изчисление за 200 секунди, което на традиционния супер компютър би отнело десет хиляди години. Ето защо той прокламира, че квантовите компютри са непосредственото бъдеще. Въпреки че конкуренцията на IBM не е съвсем съгласна.
Неутрални изследователи показват, че квантовият компютър на Google е трябвало да извърши изчисление на произволни числа, което може да бъде успешно само ако всички компоненти на компютъра работят в перфектна хармония.
Google не планира да изостане в тази надпревара и следователно обещава да инвестира много повече капитал в тази технология. В случая с Google можем да предположим, че това ще е така, въпреки че IMB не възнамерява да стои със скръстени ръце, тъй като по-голямата част от ресурсите му в момента са посветени на подобряването на тази технология. Времето ще покаже дали Google е способен сам да развие квантово надмощие или ще трябва да се присъедини към конкуренцията си.
Това е технология, която може да бъде от полза за всички нас при разработването на лекарства, способни да лекуват болести нелечима досега.