Quanten-Computing
Der moderne Computer
Wie wir im vorherigen Thema gesehen haben, ist der wesentliche Teil des Computers der Prozessor, und da die Technologie zunimmt und sich die Technik im Bereich der Datenverarbeitung verbessert, sind die Prozessoren immer kleiner und schneller geworden, und damit gehen die Herausforderungen weiter dieser gleiche Prozess von Kapazitäten zu reduzieren und zu erhöhen ist heute die größte Herausforderung.
Eine der Alternativen zur Lösung dieses Problems war die Idee des Quantencomputers. Und was ist ein Quantencomputer? Was unterscheidet ihn vom klassischen Computer (Common Computer)?
Der Hauptunterschied zwischen einem CQ (Quantum Computer) und einem CC (Common Computer) ist die Art der Verarbeitung. So was?! Wie wir zuvor gesehen haben und uns der Begriff „Quantum“ bereits vertraut ist, arbeitet der CQ nicht einfach mit elektrischen Strömen, sondern genau mit Atomen (Protonen, Elektronen usw.)!
Lecker 😂! Ich glaube, da fragen sich bestimmt schon einige... "Mein Gott! Wozu?!" "Ich verstehe nichts mehr", es scheint, dass die Dinge mit diesem MQ-Thema nicht einfacher werden, aber verzweifeln Sie nicht! So sehr das Fach einige erschreckt und andere interessiert, ist dies der unterhaltsame Teil des Lernens und Studierens eines bestimmten Fachs. Es bedeutet, Ihre Anwendung zu verstehen und zu sehen!
Da die Funktion dieser Seite darin besteht, den MQ als etwas "Einfacheres" für die Öffentlichkeit umzusetzen, wird dieses Schema hier nicht enden, lol. Atmen Sie tief durch und wir erklären Ihnen Schritt für Schritt auf die einfachste Art und Weise.
Die Art und Weise, wie CC funktioniert, besteht darin, dass die „Bits“ (0 und 1) und die Folge dieser Zahlen abwechselnd oder nicht alle Informationen erzeugen, die wir benötigen, um den Computer oder ein anderes elektronisches Gerät zu verwenden es ist. Nicht sehr unterschiedlich, CQ wird eine ähnliche Form von Bits verwenden, aber eine komplexere und ziemlich "optimierbare" Form, die berühmt "Qubit" (Quantenbit).
Qubit ist nichts anderes als die Überlagerung von Binärdateien (0 und 1). Erinnern Sie sich, was wir über die Überlagerung von Wellen im MQ-Thema gesagt haben? Dann! Genau so werden CQs Informationen verarbeiten. Für wen still es ist Floating, der CQ funktioniert nicht einfach durch Messen, ob er Strom hat (1) oder ob er keinen Strom hat (0), sondern er führt seine Verarbeitung durch physikalische "Quanten" -Zustände durch, die durch eine Eigenschaft elementarer Materie, hauptsächlich Elektronen, gemessen werden heißt "Spin", das heißt, der CQ verarbeitet die Information nicht mit 1 oder 0, sondern 1 und 0 gleichzeitig, also (Overlay).
Im Gegensatz zu CC, das jeweils ein Bit misst, ist es entweder die Zahl 1 oder 0 , niemals beides gleichzeitig. Dadurch erhöht sich die Bearbeitungsmöglichkeit exponentiell für extrem komplexe Problemstellungen und Aufgabenstellungen, die sehr viele Berechnungen und mehrere Prozesse erfordern und folglich diese verschiedenen Lösungsmöglichkeiten in Sekundenbruchteilen zu finden. Die beiden folgenden Videos geben Ihnen eine klarere Vorstellung davon, wie dies in der Praxis funktioniert. Hinweis: Untertitel einschalten!
So erstellen Sie ein Qubit
Wie erstelle ich einen Quantencomputer?
Mathematik hinter dem Quantencomputer
Kurz gesagt, der Computer manipuliert Elementarteilchen. Und die Art und Weise, wie wir diese Elementarteilchen kontrollieren, ermöglicht es uns, innerhalb von Stunden oder Minuten komplexe Berechnungen durchzuführen, die mehrere Schritte erfordern. Die Produktion dieser Informationen auf atomarer Ebene wird Qubit genannt und wird durch die Steuerung einer intrinsischen Eigenschaft des Elektrons erzeugt, wie im ersten Video gezeigt.
Die Manipulation davon Die Drehung erfolgt durch Eintauchen dieses Teilchens in ein elektromagnetisches Feld, wobei dieses Feld eine Frequenz aussendet, die als Resonanzfrequenz bezeichnet wird. Die Resonanzfrequenz ist nichts anderes als das Anlegen einer Schwingung ähnlich der natürlichen Schwingung eines bestimmten Materials oder Partikels, und wenn diese Frequenz das Zielobjekt erreicht, wird es angeregt (seine Energie erhöht) und im normalen Modus zu schwingen beginnen. das wir wollen.
Das Interessante daran, dies mit dem Elektron zu tun, ist, dass wir eine Überlagerung von Zuständen verursachen, wie im zweiten Video erklärt, das CC erlaubt nur, dass die Bits nur in 0 und 1 sind, das Qubit ist ein „Schwebe“, in dem es sich befindet Zwischenwerte zwischen diesen beiden Werten wie (0,1 ; 0,59; 0,90 usw.). Dies ermöglicht durch eine für die QC entwickelte Software die Interpretation komplexerer und umfangreicherer Ergebnisse in sehr kürzerer Zeit im Vergleich zu einem herkömmlichen Computer.
Wie wir im zweiten Video gesehen haben, sind Qubits zum Beispiel |01> ; |10> wenn sie überlagert werden, präsentieren sie ihre Zustände in einem Bruchteil der Zeit, das heißt, der Wechsel dieser Werte variiert je nach Zeitablauf, Daher ist das CQ auch ein sehr "fragiles" System, da jede externe Variation in diesem System die Informationen vollständig modifizieren kann und nicht nur das Vorhandensein externer Faktoren, sondern auch die Zeit, die diese Zustände bis zur Messung verbleiben, extrem schnell ist, was die Messung ausmacht Prozess ist auch eine Herausforderung.
Und falls Sie es in den vorherigen Videos nicht deutlich bemerkt haben, müssen Sie sich fragen ... "Ta! Ein superschneller Computer, der die Schwingungen eines Elektrons steuert, um komplexe Berechnungen durchzuführen ... na und? Wie praktisch ist das alles? Würde dieser Supercomputer nur dazu dienen, komplizierte Mathematik zu machen?
Die kurze Antwort ist ja und nein! Der Vorteil, einen CQ zu haben, liegt zwar in der Fähigkeit, Berechnungen durchzuführen, die dem CC weit überlegen sind, aber gerade in diesem Vorteil liegen bestimmte Bereiche der wissenschaftlichen Erkenntnis, die mehrere Variablen, umfangreiche Probleme und viele Lösungsmöglichkeiten beinhalten, der CQ würde diese Aufgabe in wenigen Minuten erledigen.
Es gibt mehrere Beispiele für die Anwendung dieser Art von Berechnung zur Lösung von Problemen, wie z. B. Wettervorhersagen. Die Variablen, um die Erdatmosphäre zu verstehen, sind so zahlreich, dass, wenn wir in den Nachrichten sehen, dass die Zeitung eine Regenwahrscheinlichkeit und niemals eine Gewissheit ankündigt, es eine 30% ige Chance gibt, dass es in São Paulo an einem solchen Tag regnet, und wie wir es tatsächlich tun habe es schon erlebt, so viel wie die Zeitung sagt, es wird an einem Tag regnen, vielleicht wird es wirklich nicht.
Warum passiert das?! Einfach wegen der Komplexität des atmosphärischen Systems, und diese Komplexität liegt in der Menge der Faktoren, die die Atmosphäre beeinflussen, um beispielsweise einen Regen zu verursachen, sei es atmosphärischer Druck, Temperatur in der bestimmten Region, Luftdichte, Luftfeuchtigkeit, Druck Unterschiede in anderen Regionen, die sich auf die Region auswirken, in der sie gemessen wird, und so weiter. Nachkommastellen in solchen Berechnungen machen einen Unterschied astronomisch, und je mehr Dezimalstellen, desto kleiner die Fehlerspanne bei der Vorhersage dynamischer Phänomene wie des Wetters.
Erstaunlich, nicht wahr?! Jetzt, mit all diesen Informationen, die an Sie weitergegeben wurden, fragen Sie sich vielleicht: „Ta! Werden also in Zukunft alle Computer zu Quantencomputern?“ Die Antwort ist, dass wir es nicht wissen und noch nichts sagen können. Wie bereits in einigen der Videos erwähnt, ersetzt CQ die Computer, die wir heute haben, nicht vollständig, aber es ist garantiert, dass CQ für bestimmte Aufgaben, die wir bereits erwähnt haben, eine lächerlich höhere Leistung als CC hat, also sind CQs tatsächlich die nächsten Evolution der Computer und alles, was damit zusammenhängt. Wie auch zur Kryptographie erwähnt, wird in nicht allzu ferner Zukunft alles, was wir derzeit als durch verschlüsselte Systeme geschützt betrachten, von einem CQ bedroht sein, aber wie im Nerdologia-Video gezeigt, werden bereits Studien zur Quantenkryptographie durchgeführt, genau um diese Sicherheitslücke mit dieser neuen Art der Datenverarbeitung zu versorgen.
Der Kommunikationsprozess, auch wenn diese CQs in großem Maßstab hergestellt werden, wird die Art und Weise, wie sie Informationen untereinander austauschen, völlig anders sein als die derzeitige Kommunikation, unter Verwendung von Photonen (Licht) und einer Folge der Quantentheorie namens "Quantenverschränkung" oder " Quantenverschränkung". Natürlich ist das formale Konzept ziemlich weit hergeholt und es liegt nicht an uns, es jetzt und hier perfekt zu verstehen, aber die Idee ist, dass zwei Teilchen Subatomare Strukturen liegen sehr nahe beieinander, ihre Eigenschaften sind miteinander verbunden (es ist noch nicht bekannt, wie und warum dies geschieht), aber dieses Phänomen wurde bereits mehrfach getestet und experimentell bewiesen (In zusätzlichen Videos wird es Videos geben, die es besser erklären) .
Nehmen wir zum Beispiel ein Elementarteilchen, das wir P1 nennen werden, und ein anderes P2, wenn wir diese beiden Teilchen zusammenfügen, sind ihre Eigenschaften verknüpft, um die Verschränkung zu verstehen Quantum, trennen wir diese beiden Teilchen in einem sehr großen Abstand, nehmen wir P2 und legen es zum Beispiel auf Neptuns Oberfläche (Neptuns Entfernung von der Erde beträgt ca. 4.504.300.000 km). Wenn wir gemäß dieser Verschränkungstheorie eine Änderung an dem P1-Teilchen vornehmen, das bei uns auf der Erde geblieben ist und auf unbekannte Weise mit dem P2-Teilchen auf Neptun verbunden ist, wird dieses P2-Teilchen mit dem gegenteiligen Effekt reagieren. sofort! Das heißt, dieses Phänomen ignorierte anscheinend die Relativitätstheorie, die besagt, dass die Grenzgeschwindigkeit im Universum die Lichtgeschwindigkeit (300.000 km/s) ist. Aus diesem Grund hat der Schöpfer der Relativitätstheorie, Albert Einstein, dies so genannt Phänomen wie (Ghostly Action Ranged). Denken Sie daran, dass dieses Phänomen, obwohl es bereits durch Experimente bewiesen wurde, die Relativitätstheorie nicht entkräftet. Nur wir haben es mit Phänomenen ganz unterschiedlicher Dimensionen zu tun, bei denen die Relativitätstheorie keine Anwendung findet.
Anwenden auf die Kommunikation zwischen Computern wie dem Internet Wie wir es heute kennen, besteht die Möglichkeit, wenn Sie keine sichere Verbindung von a verwenden jemand spioniert und schnüffelt in all Ihren Gesprächen, Informationen und Ihrer Internetnutzung. Nun kann für die CQs die Kommunikation mit diesen verschränkten Photonen erfolgen. Der Theorie zufolge werden die Informationen bei jedem Rauschen (oder externen Agenten, die stören möchten, z. B. im Zusammenhang mit Kommunikation und Internet) vollständig verschlüsselt und nicht wiedererkennbar und wenn nicht sogar vernichtet, aus diesem Grund können die QCs die nächsten sein Generation von Computern mehr Sicherheit und Integrität in Bezug auf die Privatsphäre mit ihren Informationen und für einige Experten ein praktisch unantastbares System.
Wir hoffen, dass Sie, lieber Leser, bisher verstanden haben, welche Auswirkungen die Quantentheorie auf unsere heutige Gesellschaft hat, wir sind ständig auf sie angewiesen und ihre Anwendungen finden sich in den unterschiedlichsten Wissensgebieten, ob Werkstofftechnik, Chemie, Chemieingenieurwesen , Maschinenbau, Militär, Medizin, pharmazeutische Industrie, unter vielen anderen Beispielen, wo es weit verbreitet ist. was erwartet wird Sie am Ende dieses Lehrmaterials sollen den gesamten Ablauf verstanden haben Aufbau der Quantentheorie, verstehen die wichtigsten Ideen und Theorien hinter diesen Phänomenen und verstehen natürlich, wo sie gelten, und haben vielleicht zumindest Ihr Interesse an dem Thema geweckt, denn wer weiß, in nicht allzu ferner Zukunft werden Sie es sein Wer wird die nächste Theorie entdecken, die die wissenschaftlichen Konzepte der modernen Wissenschaft erschüttern wird?!