Физика

Как работают квантовые компьютеры?

Квантовые компьютеры выполняют вычисления, основанные на вероятности состояния объекта до его измерения - вместо 1 или 0, что означает, что они могут обрабатывать экспоненциально больше данных по сравнению с классическими компьютерами.

Классические компьютеры выполняют логические операции, используя определенную позицию физического состояния. Обычно они являются двоичными, что означает, что его операции основаны на одной из двух позиций. Одно состояние - например, включено или выключено, вверх или вниз, 1 или 0 - называется битом.

В квантовых вычислениях операции вместо этого используют квантовое состояние объекта для создания так называемого кубита. Эти состояния являются неопределенными свойствами объекта до того, как они были обнаружены, такими как вращение электрона или поляризация фотона.

Вместо того чтобы иметь четкую позицию, неизмеренные квантовые состояния возникают в смешанной «суперпозиции», мало чем отличаясь от монеты, вращающейся в воздухе до того, как она приземлится в вашей руке.

Эти суперпозиции могут быть перепутаны с суперпозициями других объектов, что означает, что их конечные результаты будут математически связаны, даже если мы еще не знаем, каковы они.

Сложную математику, стоящую за этими неурегулированными состояниями запутанных «вращающихся монет», можно включить в специальные алгоритмы, чтобы быстро решать задачи, для решения которых у классического компьютера потребовалось бы много времени ... если бы они вообще могли их вычислить.

Такие алгоритмы были бы полезны при решении сложных математических задач, создании трудно взломанных защитных кодов или предсказании множественных взаимодействий частиц в химических реакциях.

Типы квантовых компьютеров

Создание функционального квантового компьютера требует, чтобы объект находился в состоянии суперпозиции достаточно долго, чтобы выполнять на нем различные процессы.

К сожалению, как только суперпозиция встречается с материалами, которые являются частью измеряемой системы, она теряет свое промежуточное состояние в так называемой декогеренции и становится скучной старой классической битой.

Устройства должны быть в состоянии защитить квантовые состояния от декогеренции, в то же время делая их легко читаемыми.

Различные процессы решают эту проблему с разных сторон, будь то использование более надежных квантовых процессов или поиск лучших способов проверки на ошибки.

Квантовое вычислительное превосходство

В настоящее время классическая технология может справиться с любой задачей, поставленной перед квантовым компьютером. Квантовое превосходство описывает способность квантового компьютера превзойти своих классических аналогов.

Некоторые компании, такие как IBM и Google, утверждают, что мы можем быть рядом, поскольку они продолжают собирать больше кубитов и создавать более точные устройства.

Не все убеждены, что квантовые компьютеры стоят усилий. Некоторые математики полагают, что есть препятствия, которые практически невозможно преодолеть, что делает квантовые вычисления навсегда недоступными.

Время покажет, кто прав.

Back to top button