Olemme kaikki kuulleet sanat kvanttitietokone joskus, mutta yleensä vain harvat tietävät, mikä se todella on. Monille ensimmäinen asia, joka tulee mieleen, on erittäin tehokas henkilökohtainen tietokone, joka pystyy suorittamaan minkä tahansa tehtävän, mutta suurimmalla nopeudella, mutta se ei ole yksinkertainen erittäin tehokas tietokone, Se on paljon enemmän.
Vaikka nämä ovat täysin yleisön ulottumattomissa olevia koneita, ne tuottavat paljon uteliaisuutta. Tässä artikkelissa selitämme, mikä kvanttitietokone on ja mihin sitä yleensä käytetään ja mitkä ovat kvantti-ilmiöt, joihin sen voima perustuu.
Mikä on kvanttitietokone?
Kvanttitietokoneet ovat mammutti koneita, jotka hyödyntävät joitain kvanttimekaniikan ilmiöitä saavuttaakseen prosessointitehon suuren kasvun. Kvanttitietokoneet kykenevät pitämään bitumin mukana missä tahansa perinteisessä supertietokoneessa. Jotain, jota usein kutsutaan kvanttivaltaisuudeksi.
Tarkoittaako tämä sitä, että meillä kaikilla on kotona kvanttitietokone surffaamaan Internetissä tai pelaamaan videopelejä? Ehdottomasti ei. Klassiset koneet ovat edelleen tavanomainen ratkaisu ongelmien ratkaisemiseen ja vuorovaikutteisen vapaa-ajan perustamiseen. Myös taloudellisin.
Kvanttitietokoneet lupaavat olla vauhtia teknologisen kehityksen eri aloille, kuten tiede, lääketiede tai genetiikka. Jotkut yritykset ovat jo alkaneet käyttää niitä uusien tuotteidensa kehittämiseen, kuten voivat olla uudet kevyemmät ja kestävämmät materiaalit korvaamaan lämpöpolttoaine kokonaan.
Kuinka kvanttitietokone toimii?
Nämä koneet he eivät perustaa voimaansa tavanomaisiin laitteistoihin, kuten kotitietokoneistamme löydettävissä, kyse ei ole laajamittaisista näytönohjaimista ja prosessoreista, se menee paljon enemmän, sekä määrällisesti että monimutkaisesti. Kvanttitietokoneen voiman salaisuus on sen kyvyssä tuottaa ja manipuloida kvanttibittejä tai qubittiä.
Mikä on Qubit?
Perinteiset tietokoneet käyttävät bittiä, megatavua, gigabittiä…. Sähköisten tai optisten pulssien virta, joka edustaa ykköksiä ja nollia. Koko virtuaalimaailma sähköpostista, verkkosivustolta tai elokuvasta, jonka näemme verkossa, ovat välttämättömiä pitkälle nollaketjulle.
Kvanttitietokoneet käyttävät kbiittejä, subatomisia hiukkasia, kuten elektroneja tai fotoneja. Lähestymistapa jotkut yritykset pitävät Google luottaa suprajohtaviin piireihin, jotka on jäähdytetty syvempää tilaa alempaan lämpötilaan. Toiset vangitsevat yksittäiset atomit sähkömagneettisissa kentissä piisirulla tyhjötilassa. Molemmissa tapauksissa tavoitteena on eristää qubitit kontrolloituun kvanttitilaan.
Qubiteilla on joitain erikoisia ominaisuuksia, jotka tekevät ryhmän niistä kykeneviä antamaan paljon enemmän prosessointitehoa kuin sama määrä binaaribittejä. Tärkeimpiä kutsutaan päällekkäisyydeksi ja kvanttisitoutumiseksi.
Mikä on kvanttisupposio?
Kvanttisuppositio tapahtuu luonnossa, kun alkeishiukkasella on samanaikaisesti kaksi tai useampia tiloja, kuten tapahtuu fotonien kanssa, jotka he voivat yöpyä kahdessa eri paikassa samaan aikaan, jotain mitä ei voi kuvitella tavallisessa fyysisessä maailmassa.
Tämä ominaisuus havaitaan myös muissa hiukkasissa, kuten elektronissa tai neutronissa, atomissa tai jopa pienissä molekyyleissä. Tämä matka on saanut tutkijat miettimään, missä on raja kvanttimaailman ja sen välillä, jota kutsumme todelliseksi maailmaksi, kun hiukkanen lakkaa olemasta kvanttimuotoinen ja alttiina tunnetuille fysikaalisille laeille.
Tämän ilmiön ansiosta kvanttitietokone, jolla on useita päällekkäisiä qubittejä, voi saavuttaa suuren määrän mahdollisia tuloksia samanaikaisesti.
Kvanttinen takertuminen
Voit luoda parit "takertuneista" qubiteistä, jolloin molemmat ovat samassa kvanttitilassa. Muuta yhden qubitin tila se muuttaisi välittömästi toistensa tilaa ennustettavalla tavalla, tämä tapahtuu, vaikka olisit kaukana toisistaan.
Ei tiedetä varmasti, miten tai miksi kvanttisitoutuminen todella toimii. Jotain, joka kykeni hämmentämään Albert Einsteinin, joka kuvailisi sitä "kauhistuttavaksi toiminnaksi etäisyydellä". Tarttuminen on elintärkeää, jotta kvanttitietokoneet hankkivat suuren voimansa. Tavanomaisessa tietokoneessa bittien lukumäärän kaksinkertaistaminen kaksinkertaistaa sen prosessointitehon. Kvanttitietokoneen tapauksessa uusien kiittien lisääminen tuottaa sen kapasiteetin eksponentiaalisen kasvun.
Nämä koneet hyödyntävät toimintaansa eräänlaiseen kvantti-päivänkakkaketjuun sotkeutuneista qubiteistä. Koneiden kyky nopeuttaa laskutoimitusta erityisesti suunnitelluilla kvanttialgoritmeilla on syy, miksi ne tuottavat niin paljon jännitystä.
Mutta kaikki eivät ole poikkeuksellisia kvanttitietokoneiden suhteen, koska ne ovat erittäin alttiita virheille, johtuen laskennallisesta epäjohdonmukaisuudesta.
Epäjohdonmukaisuus
Tämä on ilmiö, joka aiheuttaa kvanttikäyttäytymisen rappeutumisen ja lopulta katoamisen, kun kiibitit ovat vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa, koska niiden kvanttitila on hyvin herkkä. Pieni tärinä tai lämpötilan muutos voi saada ne tulemaan päällekkäin ennen tehtävän suorittamista. Tästä syystä kbitit varastoidaan yleensä jääkaappeihin ja tyhjiökammioihin hyvin alhaisessa lämpötilassa.
Googlen kvanttitietokone
Google ei ole halunnut jäädä jälkeen kvanttiteknologiasta, Pohjois-Amerikan jättiläisestä on kehittänyt kvanttitietokoneen, joka pystyy suorittamaan laskutoimituksen 200 sekunnissa, mikä perinteisessä supertietokoneessa olisi kestänyt kymmenentuhatta vuotta. Siksi se julistaa, että kvanttitietokoneet ovat lähitulevaisuus. Vaikka kilpailu IBM ei päädy sopimukseen.
Neutraalit tutkijat osoittavat, että Googlen kvanttitietokoneen oli suoritettava satunnaislukulaskenta, joka voi onnistua vain, jos kaikki tietokoneen komponentit toimivat täydellisessä harmoniassa.
Google ei aio jäädä jäljelle tässä kilpailussa ja lupaa siksi sijoittaa paljon enemmän pääomaa tähän tekniikkaan. Googlen tapauksessa voimme arvata, että näin on, vaikka IMB ei aio olla tyhmä, koska suurin osa sen resursseista on tällä hetkellä omistettu tämän tekniikan parantamiseen. Aika näyttää, pystyykö Google kehittämään kvantti-ylivaltaa yksin vai onko sen tarpeen liittyä kilpailuunsa.
Se on tekniikka, joka voi hyödyttää meitä kaikkia sellaisten lääkkeiden kehittämisessä, jotka kykenevät parantamaan sairauksia parantumaton toistaiseksi.