Quantum Computing Explained (mint 5 éves)
A "Quantum Computing" nemrégiben elterjedt vírus fogalma - köszönhetően egy bizonyos miniszterelnöknek - a tudomány egyik sok, még nem ábrázolt területe, melyet nem tudományos tudományok veszünk fel.
Az ok, amiért a legtöbbünk még nem hallott róla, annak ellenére, hogy évtizedek óta van körülötte, ez nagyrészt ez elméleti és azok, akik az elején kísérleteztek rajta nagyon csendes volt róla a katonai és vállalati titoktartás szükségessége.
Most azonban tudjuk, hogy létezik kvantummechanika és számítástechnikai kombináció, és hirtelen mindenki érdekeltsége. Ha nem tudja, hogy mi a kvantum számítógép, de nem akarja, hogy kihagyja a hurkot, olvassa el, hogy miért jobb, mint a ma működő hagyományos számítógépek.
A hagyományos számítógépek és bitek
A számítógépek többnyire digitális elektronikus és akaratúak kölcsönhatásba léphet a bináris számjegyekkel képviselt adatokkal bitekként (0 és 1). Legyen kép, szöveg, hang vagy más adat - ez minden bitben van tárolva.
Fizikailag a 0 és 1 bináris számok lehetnek képviselteti magát bármely két államban mint egy érme (fej és farok) vagy egy kapcsoló (be vagy ki). A számítógépekben a bitek a feszültség jelenléte vagy hiánya (1 vagy 0), vagy mágneses irány megváltoztatása vagy megőrzése mágneses merevlemezekben.
Az adatokat a tárolt bitek kiszámításával kezeljük. A számítást logikai kapuk teszik ki, amelyek tipikusan olyan tranzisztorokból állnak, amelyek szabályozzák az elektronikus jel áthaladását. Ha lehetővé teszi a jel áthaladását, akkor ez az 1-es bit, és ha a jel levágásra kerül, akkor ez 0.
A tranzisztorok határai
A folyamatosan csökkenő chipmérettel és az összetevők egyre növekvő számával az elektronikus eszközök milliói tranzisztorokkal rendelkezhetnek, amelyek akár 7nm is lehetnek (ez 1000-szer kisebb, mint a vörösvértest, és csak 20-szor nagyobb, mint néhány atom).
A tranzisztorok mérete továbbra is zsugorodhat, de végül egy fizikai határt fognak elérni, ahol az elektronok csak alagutak lesznek rajtuk és az elektronikus jeláramlás nem lesz irányítható.
Az egyre növekvő erőteljes számítás és kisebb eszközök igénye érdekében, az alapvető elektronikus komponens méretkorlátja előrehaladás megfékezés. A tudósok új utakat keresnek kevesebb időt és helyet igényel az adatok kiszámításához és tárolásához, és az egyik módja a kvantumszámításnak.
Qubits, Superposition és Entanglement
A kvantum számítás qubitot használ bitek helyett az adatok reprezentálására. A kvantumokat kvantumrészecskékkel, mint például elektronok és fotonok.
A kvantumrészecskék olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a spin és a polarizáció, amelyek az adatok reprezentálására használhatók. Például egy felfelé forgó qubit lehet 1 és lefelé 0.
De a kvantumszámítás ereje abból a tényből származik, hogy ellentétben az 1 vagy 0 bitekkel, qubits lehet 1 és 0 egyidejűleg, egy hívott tulajdon miatt ráhelyezés, ahol a kvantum részecskék több államban vannak ugyanabban az időben.
Ez növeli a qubit számítási teljesítményét, mivel a számítás során 1 és 0-ra is használható, végül pedig egyszer mért, 1 vagy 0 lesz.
A szuperpozíciós tulajdonság könnyen magyarázható Schrödinger, egy osztrák fizikus képzeletbeli macskán végzett híres gondolkodási kísérletével..
A kvantumvilágban létezik egy másik tulajdonság, amely kihasználható a számítástechnikában kvantumkötés. Ez alapvetően utal kvantumrészecskék tulajdonságai, amelyek összekapcsolódnak és függnek egymástól és így nem lehet külön módosítani.
Úgy viselkednek, mint egységes rendszer, amely általános állapotú.
Tegyük fel, hogy 2 qubit megy be, ha a qubit állapota megváltozik, a másik is megváltozik. Ez valós párhuzamos feldolgozást vagy számítástechnikát eredményez, amely jelentősen csökkentheti a számítási időt a hagyományos számítógépekhez képest.
Nehézségek és felhasználások
Számos gyakorlati akadályt kell leküzdeni a tudósok és mérnökök, mint például szabályozott környezet létrehozása a qubits számára és a tulajdonságaik manipulálásának módjait, kívánt eredmény eléréséhez.
De amint végül létrejön a nagy számítási teljesítményű kvantum számítógépek, azok másképpen megoldható problémák megoldására használhatók nagyon sokáig tart a hagyományos számítógépek által kitöltendő.
A nagyszámú elsődleges tényezők, az utazó eladó problémája számos városban, és más hasonló problémák az eredmény eléréséhez exponenciális számú összehasonlítást igényels. A hatalmas adatbázisok keresése még mindig nagyon időigényes folyamat a jelenlegi digitális számítógépek számára.
Ezeket a kérdéseket a kvantum számítógépekkel lehet kezelni, amelyek néhány perc alatt megoldhatják a hagyományos számítógépekben évszázadokon át tartó problémákat.
(H / T: IBM)
