Всі ми колись чули слова квантовий комп’ютер, але загалом дуже мало хто знає, що це насправді. Для багатьох перше, що спадає на думку, - це дуже потужний персональний комп'ютер, здатний виконувати будь-які завдання, але з максимальною швидкістю, але це не простий надпотужний комп'ютер, Це набагато більше, ніж це.
Хоча це машини, недоступні для широкої громадськості, вони породжують багато цікавості. У цій статті ми пояснимо, що таке квантовий комп’ютер і для чого він взагалі використовується, і на яких квантових явищах базується його сила.
Що таке квантовий комп'ютер?
Квантові комп'ютери - це мамонтові машини, які використовують деякі явища квантової механіки для досягнення значного збільшення обчислювальної потужності. Квантові комп'ютери здатні йти в ногу з бітумом будь-якого традиційного супер настільного комп'ютера. Те, що часто називають квантовою верховенством.
Чи означає це, що ми в кінцевому підсумку матимемо вдома квантовий комп’ютер для серфінгу в Інтернеті чи у відеоігри? Абсолютно не. Класичні машини і надалі залишатимуться звичайним рішенням як для вирішення наших проблем, так і на основі яких базується наше інтерактивне дозвілля. Також найбільш економічний.
Квантові комп'ютери обіцяють стати поштовхом для різних галузей технічного прогресу, таких як наука, медицина чи генетика. Деякі компанії вже починають використовувати їх для розробки своїх нових продуктів, такі як нові легші та довговічніші матеріали, щоб повністю замінити теплове паливо.
Як працює квантовий комп’ютер?
Ці машини вони не базують свою потужність на звичайному обладнанні, подібно до тієї, яку ми можемо знайти в наших домашніх комп’ютерах, мова не йде про масштабні графічні карти та процесори, вона набагато більше, ніж за кількістю, так і за складністю. Секрет потужності квантового комп'ютера полягає в його здатності генерувати та маніпулювати квантовими бітами або кубітів.
Що таке Qubit?
Традиційні комп’ютери використовують біти, мегабайти, гігабіт ... Потік електричних або оптичних імпульсів, що представляють одиниці та нулі. Весь віртуальний світ від електронної пошти, веб-сайту чи фільму, який ми бачимо в Інтернеті, важливий для довгого ланцюга нулів і одиниць.
Квантові комп'ютери використовують кубіти, субатомні частинки, такі як електрони або фотони. Підхід деяких компаній подобається Google покладається на надпровідні ланцюги, охолоджені до температур нижче космосу. Інші затримують окремі атоми в електромагнітних полях на кремнієвій мікросхемі у вакуумній камері. В обох випадках метою є виділення кубітів до керованого квантового стану.
Кубіти мають деякі своєрідні властивості, що робить групу з них здатною надати набагато більшу обчислювальну потужність, ніж таку ж кількість двійкових бітів. Найважливішими називаються суперпозиція та квантове заплутування.
Що таке квантова суперпозиція?
Квантова суперпозиція відбувається в природі, коли елементарна частинка одночасно має два або більше станів, як це відбувається з фотонами, які вони можуть перебувати в двох різних місцях одночасно, щось немислиме у звичайному фізичному світі.
Ця властивість спостерігається також в інших частинках, таких як електрони або нейтрони, в атомах або навіть у малих молекулах. Ця подорож змусила вчених замислитися, де межа між квантовим світом і тим, що ми називаємо реальним світом, коли частинка перестає бути квантовою і підкоряється відомим фізичним законам.
Завдяки цьому явищу квантовий комп'ютер з декількома кубітами, що перекриваються, може одночасно отримати велику кількість можливих результатів.
Квантове заплутування
Ви можете генерувати пари "заплутаних" кубітів, завдяки чому обидва існують в одному квантовому стані. Змініть стан одного з кубітів це миттєво змінило б стан іншого в передбачуваній формі, це трапляється, навіть якщо ви далеко один від одного.
Достеменно невідомо, як і чому насправді працює квантове заплутування. Щось, що змогло заплутати самого Альберта Ейнштейна, який би описав це як "моторошну дію на відстані". Заплутаність життєво необхідна для набуття квантовими комп’ютерами своєї великої сили. У звичайному комп'ютері подвоєння числа бітів подвоює свою обробну потужність. У випадку з квантовим комп'ютером додавання додаткових кубітів породжує експоненціальне збільшення його потужності.
Ці машини використовують переваги заплутаних кубітів у своєрідному ланцюжку квантових маргариток для здійснення операцій. Здатність машин пришвидшувати розрахунки за допомогою спеціально розроблених квантових алгоритмів - причина, по якій вони викликають стільки хвилювання.
перо не все виняткове, що стосується квантових комп’ютерів, оскільки вони дуже сприйнятливі до помилок, через невідповідність обчислень.
Невідповідність
Це явище, яке змушує квантову поведінку занепадати і остаточно зникати внаслідок взаємодії кубітів із навколишнім середовищем, оскільки їх квантовий стан дуже крихкий. Легка вібрація або зміна температури може призвести до того, що вони вийдуть із перекриття до завершення завдання.. З цієї причини кубіти зазвичай зберігаються в холодильниках та вакуумних камерах при дуже низькій температурі.
Квантовий комп'ютер Google
Google не хотів залишатись позаду, коли справа стосується квантових технологій, північноамериканського гіганта розробив квантовий комп'ютер, здатний виконати обчислення за 200 секунд, що на традиційному суперкомп'ютері зайняло б десять тисяч років. Ось чому він проголошує, що квантові комп'ютери - це найближче майбутнє. Хоча конкуренція IBM, зрештою, не погоджується.
Нейтральні дослідники показують, що квантовий комп'ютер Google повинен був виконати обчислення випадкових чисел, яке могло б бути успішним лише за умови, що всі компоненти комп'ютера працювали в повній гармонії.
Google не планує залишатись позаду в цій гонці, і тому обіцяє вкласти набагато більше капіталу в цю технологію. У випадку з Google ми можемо зрозуміти, що це буде так, хоча IMB не збирається сидіти склавши руки, оскільки більшість своїх ресурсів зараз присвячується вдосконаленню цієї технології. Час покаже, чи здатна лише компанія Google розвинути квантову перевагу або їй потрібно буде приєднатися до її конкуренції.
Це технологія, яка може принести користь усім нам при розробці ліків, здатних вилікувати хвороби поки що невиліковна.