Cu toții am auzit cuvintele computer cuantic la un moment dat, dar în general foarte puțini știu ce este cu adevărat. Pentru mulți, primul lucru care îmi vine în minte este un computer personal foarte puternic, capabil să îndeplinească orice sarcină, dar la viteză maximă, dar nu este un simplu computer super puternic, Este mult mai mult decât atât.
Deși acestea sunt mașini care nu sunt la îndemâna publicului larg, generează multă curiozitate. În acest articol explicăm ce este un computer cuantic și pentru ce este utilizat în general și care sunt fenomenele cuantice pe care se bazează puterea acestuia.
Ce este un computer cuantic?
Calculatoarele cuantice sunt mașini mamut care profită de unele fenomene ale mecanicii cuantice pentru a realiza creșteri mari ale puterii de procesare. Calculatoarele cuantice sunt capabile să țină pasul cu bitumul oricărui super computer desktop tradițional. Ceva care este adesea menționat ca supremație cuantică.
Înseamnă asta că vom ajunge cu toții să avem un computer cuantic acasă pentru a naviga pe internet sau pentru a juca jocuri video? Absolut nu. Mașinile clasice vor continua să fie soluția obișnuită atât pentru rezolvarea problemelor noastre, cât și pe care să ne bazăm timpul liber interactiv. De asemenea, cel mai economic.
Calculatoarele cuantice promit să fie un impuls pentru diferite domenii ale avansului tehnologic, precum știința, medicina sau genetica. Unele companii încep deja să le folosească pentru a-și dezvolta noile produse, cum ar fi materiale noi mai ușoare și mai durabile pentru a înlocui complet combustibilul termic.
Cum funcționează un computer cuantic?
Aceste mașini nu își bazează puterea pe hardware convențional, la fel ca cel pe care îl putem găsi în computerele noastre de acasă, nu este vorba despre plăci grafice și procesoare la scară mare, merge mult mai mult decât atât, atât în cantitate, cât și în complexitate. Secretul puterii unui computer cuantic constă în capacitatea sa de a genera și manipula biți cuantici sau qubiți.
Ce este un Qubit?
Calculatoarele tradiționale folosesc biți, megaocteți, gigați ... Un flux de impulsuri electrice sau optice reprezentând unii și zerouri. Întreaga lume virtuală dintr-un e-mail, un site web sau un film pe care îl vedem online, este esențială pentru un lung lanț de zerouri și unii.
Calculatoarele cuantice folosesc qubituri, particule subatomice precum electroni sau fotoni. Accentul unor companii ca Google se bazează pe circuite supraconductoare răcite la temperaturi mai mici decât spațiul adânc. Alții captează atomi individuali în câmpuri electromagnetice pe un cip de siliciu, într-o cameră de vid. În ambele cazuri, scopul este de a izola qubiții într-o stare cuantică controlată.
Qubit-urile au unele proprietăți deosebite, care fac un grup dintre ele capabil să ofere mult mai multă putere de procesare decât același număr de biți binari. Cele mai importante se numesc suprapunere și încurcare cuantică.
Ce este suprapunerea cuantică?
Suprapunerea cuantică are loc în natură, atunci când o particulă elementară posedă simultan două sau mai multe stări, așa cum se întâmplă cu fotonii, care pot sta în două locuri diferite în același timp, ceva de neimaginat în lumea fizică obișnuită.
Această proprietate este observată și în alte particule precum electroni sau neutroni, în atomi sau chiar în molecule mici. Această călătorie i-a determinat pe oamenii de știință să se întrebe unde este granița dintre lumea cuantică și ceea ce numim lumea reală, atunci când o particulă încetează să mai fie cuantică și este supusă unor legi fizice cunoscute.
Datorită acestui fenomen, un computer cuantic cu mai multe qubits suprapuse poate ajunge simultan la un număr mare de rezultate posibile.
Legatura cuantica
Puteți genera perechi de qubite „încurcate”, prin care ambele există în aceeași stare cuantică. Schimbați starea unuia dintre qubiți s-ar modifica instantaneu starea celuilalt într-un mod previzibil, acest lucru se întâmplă chiar dacă sunteți departe.
Nu se știe cu siguranță cum sau de ce funcționează de fapt încurcarea cuantică. Ceva care a reușit să-l confuze pe Albert Einstein însuși, care l-ar descrie ca „o acțiune terifiantă la distanță”. Înțelegerea este vitală pentru ca computerele cuantice să își dobândească marea lor putere. Într-un computer convențional, dublarea numărului de biți își dublează puterea de procesare. În cazul unui computer cuantic, adăugarea de qubits suplimentari produce o creștere exponențială a capacității sale.
Aceste mașini profită de qubit-urile încurcate într-un fel de lanț de margarete cuantice pentru a efectua operațiuni. Capacitatea mașinilor de a accelera calculele cu algoritmi cuantici special concepuți este motivul pentru care generează atâta entuziasm.
Dar nu totul este excepțional când vine vorba de computere cuantice, deoarece acestea sunt foarte susceptibile la erori, din cauza inconsecvenței de calcul.
Inconsistență
Acesta este un fenomen care face ca comportamentul cuantic să se descompună și să dispară în cele din urmă datorită interacțiunii qubitilor cu mediul lor, deoarece starea lor cuantică este foarte fragilă. O ușoară vibrație sau o schimbare a temperaturii poate face ca acestea să iasă din suprapunere înainte ca sarcina să fie finalizată. Din acest motiv, qubiturile sunt de obicei depozitate în frigidere și camere de vid la o temperatură foarte scăzută.
Calculatorul cuantic Google
Google nu a dorit să rămână în urmă când vine vorba de tehnologia cuantică, gigantul nord-american a dezvoltat un computer cuantic capabil să efectueze un calcul în 200 de secunde, care într-un super pc tradițional ar fi durat zece mii de ani. De aceea, proclamă că computerele cuantice sunt viitorul imediat. Deși concurența sa, IBM nu ajunge să fie de acord.
Cercetătorii neutri arată că computerul cuantic Google a trebuit să efectueze un calcul aleatoriu al numărului care ar putea avea succes numai dacă toate componentele computerului ar funcționa în perfectă armonie.
Google nu intenționează să rămână în urmă în această cursă și, prin urmare, promite să investească mult mai mult capital în această tehnologie. În cazul Google, putem ghici că acest lucru va fi cazul, deși IMB nu intenționează să stea în brațe, deoarece majoritatea resurselor sale sunt în prezent dedicate îmbunătățirii acestei tehnologii. Timpul va spune dacă Google este capabil de unul singur să dezvolte supremația cuantică sau va trebui să se alăture concurenței sale.
Este o tehnologie care ne poate aduce beneficii tuturor, în dezvoltarea medicamentelor capabile să vindece boli incurabil până acum.