私たちは皆、量子コンピューターという言葉をいつか聞いたことがありますが、一般的にそれが実際に何であるかを知っている人はほとんどいません。 多くの人にとって、最初に頭に浮かぶのは非常に強力なパーソナルコンピュータであり、あらゆるタスクを最高速度で実行できますが、 単純な超強力なコンピューターではありません、それだけではありません。
しかし これらは完全に一般の人々の手の届かないところにある機械です、彼らは多くの好奇心を生み出します。 この記事では、量子コンピューターとは何か、それが一般的に使用されるもの、そしてその力の基礎となる量子現象とは何かについて説明します。
量子コンピューターとは？
量子コンピューターは、量子力学のいくつかの現象を利用して処理能力を大幅に向上させる巨大なマシンです。。 量子コンピューターは、従来のスーパーデスクトップコンピューターをゼロにすることができます。 量子超越性と呼ばれることが多いもの。
これは、私たち全員がインターネットサーフィンやビデオゲームをプレイするために自宅に量子コンピューターを持っていることになるということですか？ 絶対違う。 クラシックマシンは、私たちの問題を解決し、インタラクティブなレジャーの基礎となる両方の通常のソリューションであり続けます。 また、最も経済的です。
量子コンピューターは、科学、医学、遺伝学など、さまざまな技術進歩の分野を後押しすることを約束します。 一部の企業はすでに新製品の開発にそれらを使用し始めています、熱燃料を完全に置き換えるための新しい軽量で耐久性のある材料など。
量子コンピューターはどのように機能しますか？
これらのマシン 従来のハードウェアに基づいて電力を供給していません、私たちが家庭用コンピュータで見つけることができるもののように、それは大規模なグラフィックカードやプロセッサに関するものではなく、量と複雑さの両方でそれ以上のものです。 量子コンピューターの力の秘密は、量子ビットを生成および操作する能力にあります。 キュービット。
量子ビットとは何ですか？
従来のコンピュータはビット、メガバイト、ギガビットを使用します…。 XNUMXとXNUMXを表す電気パルスまたは光パルスのストリーム。 私たちがオンラインで見る電子メール、ウェブサイト、または映画からの仮想世界全体は、XNUMXとXNUMXの長いチェーンに不可欠です。
量子コンピューターは、量子ビット、電子や光子などの亜原子粒子を使用します。 のようないくつかの企業のアプローチ Googleは、深宇宙よりも低い温度に冷却された超伝導回路に依存しています。 他のものは、真空チャンバー内のシリコンチップ上の電磁場に個々の原子を閉じ込めます。 どちらの場合も、目標はキュービットを制御された量子状態に分離することです。
量子ビットにはいくつかの特有の特性があり、それらのグループは同じ数のバイナリビットよりもはるかに多くの処理能力を与えることができます。 最も重要なのは、重ね合わせと量子もつれと呼ばれます。
量子重ね合わせとは何ですか？
量子重ね合わせは、光子の場合のように、素粒子が同時にXNUMXつ以上の状態を持っている場合に自然界で発生します。 彼らは同時にXNUMXつの異なる場所にとどまることができます。これは通常の物理的な世界では想像もできないことです。
この特性は、電子や中性子などの他の粒子、原子、さらには小分子でも観察されます。 この旅により、科学者たちは、粒子が量子でなくなり、既知の物理法則に従うときに、量子世界と私たちが現実世界と呼ぶものとの境界がどこにあるのか疑問に思いました。
この現象のおかげで、いくつかの重複する量子ビットを持つ量子コンピューターは、同時に多数の可能な結果に到達することができます。
量子もつれ
「もつれた」キュービットのペアを生成できます。これにより、両方が同じ量子状態で存在します。 キュービットのXNUMXつの状態を変更します それは予測可能な方法でお互いの状態を即座に変えるでしょう、これはあなたが遠く離れていても起こります。
量子もつれが実際にどのように、またはなぜ機能するのかは定かではありません。 アルバート・アインシュタイン自身を混乱させることができた何か。彼はそれを「遠隔作用」と表現するでしょう。。 エンタングルメントは、量子コンピューターがその大きな力を獲得するために不可欠です。 従来のコンピュータでは、ビット数をXNUMX倍にすると、処理能力がXNUMX倍になります。 量子コンピューターの場合、量子ビットを追加すると、その容量が指数関数的に増加します。
これらのマシンは、一種の量子デイジーチェーンに絡み合った量子ビットを利用して演算を実行します。 特別に設計された量子アルゴリズムを使用して計算を高速化するマシンの能力が、マシンが非常に多くの興奮を生み出す理由です。
しかし 量子コンピューターはエラーの影響を非常に受けやすいため、すべてが例外ではありません。、計算の不整合による。
矛盾
これは、量子ビットの量子状態が非常に脆弱であるため、量子ビットとその環境との相互作用により、量子動作が減衰し、最終的に消滅する現象です。 わずかな振動や温度の変化により、タスクが完了する前に重なりが外れる可能性があります。 このため、キュービットは通常、冷蔵庫や真空チャンバーに非常に低い温度で保管されます。
グーグルの量子コンピューター
グーグルは、量子技術、北米の巨人に関しては取り残されることを望んでいませんでした 従来のスーパーPCでは200万年かかっていたXNUMX秒で計算できる量子コンピューターを開発しました。 だからこそ、量子コンピューターは当面の未来であると宣言しているのです。 その競争はIBMが完全に同意していませんが。
中立的な研究者は、グーグルの量子コンピューターが乱数計算を実行しなければならなかったことを示しています。これは、コンピューターのすべてのコンポーネントが完全に調和して機能している場合にのみ成功する可能性があります。
グーグルはこのレースに取り残される予定はないので、このテクノロジーにもっと多くの資本を投資することを約束します。 グーグルの場合、これが当てはまると推測できますが、IMBのリソースのほとんどは現在このテクノロジーの改善に費やされているため、IMBは怠惰になるつもりはありません。 グーグルだけが量子超越性を発展させることができるのか、それとも競争に参加する必要があるのかは、時が経てばわかるだろう。
それは 病気を治すことができる薬の開発において、私たち全員に利益をもたらすことができます これまでのところ不治です。