Квантовые вычисления
Современный компьютер
Как мы видели в предыдущей теме, основной частью компьютера является процессор, и все больше и больше по мере того, как технологии развиваются, а инженерия совершенствуется в области вычислений, процессоры становятся меньше и быстрее, и с этим проблемы продолжаются этот самый процесс сокращение и увеличение мощности является самой большой проблемой сегодня.
Одной из альтернатив, пришедших для решения этой проблемы, была идея квантового компьютера. А что такое квантовый компьютер? Чем он отличается от Классического компьютера (Общего компьютера)?
Основное различие между CQ (квантовым компьютером) и CC (общим компьютером) заключается в способе обработки. Так?! Как мы видели раньше и мы уже знакомы с термином «квант», это то, что CQ будет работать не просто с электрическими токами, но будет работать именно с атомами (протонами, электронами и т. д.)!
Вкуснятина 😂! Думаю, некоторые уже должны задаваться вопросом... "Боже мой! Зачем?!" «Я больше ничего не понимаю», кажется, что по мере продвижения в этой теме MQ проще не становится, но не отчаивайтесь! Как бы предмет ни пугал одних, а других интересовал, это забавная часть изучения и изучения определенного предмета. Это понимание и видение вашего приложения!
Поскольку функция этого сайта состоит в том, чтобы транспонировать MQ как нечто «более легк ое» для публики, на этом эта схема не закончится, лол. Сделайте глубокий вдох, и мы объясним шаг за шагом самым простым способом.
Способ работы CC заключается в том, что «биты» (0 и 1) и последовательность этих чисел чередуются или не генерируют всю информацию, необходимую нам для использования компьютера или любого электронного устройства, которое Это. Не сильно отличается, CQ будет использовать аналогичную форму битов, но более сложную и вполне "оптимизируемую" форму, т.е. известный «Кубит» (квантовый бит).
Кубит — это не что иное, как суперпозиция бинарников (0 и 1), помните, что мы говорили о суперпозиции волн в теме MQ? Потом! Именно так CQ будет обрабатывать информацию. Для кого еще это плавающий, CQ работает не просто путем измерения наличия тока (1) или отсутствия тока (0), но выполняет свою обработку через «квантовые» физические состояния, которые измеряются через свойство элементарной материи, в основном электронов, которые называется "Spin", то есть CQ не обрабатывает информацию с 1 или 0, а скорее 1 и 0 одновременно, поэтому (наложение).
В отличие от CC, который измеряет один бит за раз, это либо число 1, либо 0, а не оба одновременно. При этом возможности обработки чрезвычайно сложных проблем и задач, требующих очень большого объема вычислений и нескольких процессов, увеличиваются в геометрической прогрессии и, следовательно, для нахождения этих различных возможных решений за доли секунды. Два видео ниже дадут вам более четкое представление о том, как это работает на практике. Примечание: включите субтитры!
Как создать кубит
Как создать квантовый компьютер
Математика квантового компьютера
Короче говоря, компьютер манипулирует элементарными частицами. И то, как мы управляем этими элементарными частицами, позволяет нам производить сложные вычисления, требующие нескольких шагов, за считанные часы или минуты. Производство этой информации на атомном уровне называется кубитом, и оно производится путем управления внутренним свойством электрона, как показано в первом видео.
Манипуляции с этим Вращение осуществляется при погружении этой частицы в электромагнитное поле, где это поле излучает частоту, называемую резонансной частотой. Резонансная частота есть не что иное, как прикладывание вибрации, похожей на естественную вибрацию определенного материала или частицы, и когда эта частота достигает целевого объекта, она возбуждает его (увеличивает его энергию) и начинает вибрировать в обычном режиме. что мы хотим.
Интересная вещь в том, что мы делаем это с электроном, заключается в том, что мы вызываем суперпозицию состояний, как объяснено во втором видео, CC позволяет битам быть только в 0 и 1, Кубит - это «неопределенность», в которой ему удается находиться. промежуточные значения между этими двумя значениями, такие как (0,1; 0,59; 0,90 и т. д.). Это позволяет с помощью программного обеспечения, разработанного для контроля качества, интерпретировать более сложные и обширные результаты за очень короткое время по сравнению с обычным компьютером.
Как мы видели во втором видео, Qubits например |01> ; |10> при наложении будут представлять свои состояния за долю времени, то есть чередование этих значений меняется в зависимости от времени, следовательно, CQ также является очень «хрупкой» системой, поскольку любое внешнее изменение в этой системе может полностью изменить информацию, и не только наличие внешних факторов, но и время, в течение которого эти состояния остаются до измерения, чрезвычайно быстро, что делает измерение процесс также является проблемой.
И если вы не заметили ясно в предыдущих видео, вам должно быть интересно... «Та! Сверхбыстрый компьютер, который управляет вибрациями электрона для выполнения сложных вычислений… и что? Насколько это все практично? Будет ли этот суперкомпьютер служить только для сложных математических вычислений?
Короткий ответ: да и нет! Преимущество наличия CQ заключается в том, что его способность производить вычисления намного превосходит CC, но именно в этом преимуществе определенные области научных знаний, которые включают несколько переменных, обширные проблемы и множество возможностей для решения. , CQ сделал бы эту работу за считанные минуты.
Есть несколько примеров применения этого типа вычислений для решения таких задач, как прогнозирование погоды. Переменных для понимания земной атмосферы так много, что когда мы видим в новостях, газета объявляет о вероятности дождя и никогда не уверена, что в Сан-Паулу вероятность дождя в такой день составляет 30%, и как на самом деле мы уже пережили, сколько в газетах написано, что через день будет дождь, а может и не будет.
Почему это происходит?! Просто из-за сложности атмосферной системы, а эта сложность заключается в количестве факторов, влияющих на атмосферу, чтобы вызвать, например, дождь, будь то атмосферное давление, температура в конкретном регионе, плотность воздуха, влажность воздуха, давление различия в других регионах, которые влияют на регион, в котором он измеряется, и так далее. Десятичные разряды в таких вычислениях имеют значение астрономические, и чем больше знаков после запятой, тем меньше погрешность в предсказании динамических явлений, таких как погода.
Удивительно не правда ли?! К настоящему времени, когда вся эта информация передана вам, вы, возможно, спрашиваете себя: «Та! Значит, в будущем все компьютеры станут квантовыми?» Ответ заключается в том, что мы не знаем и пока не можем ничего сказать. Как уже упоминалось в некоторых видеороликах, CQ не полностью заменяет компьютеры, которые у нас есть сегодня, но гарантируется, что для конкретных задач, о которых мы уже упоминали, CQ имеет смехотворно более высокую производительность, чем CC, поэтому CQ фактически являются следующими Эволюция вычислительной техники и всего, что с ней связано. Как уже упоминалось о криптографии, в не столь отдаленном будущем всему, что мы в настоящее время считаем защищенным шифрованными системами, будет угрожать CQ, но как показано в видео Nerdologia, уже проводятся исследования по квантовой криптографии, именно чтобы обеспечить эту брешь в безопасности с помощью этого нового типа вычислений.
Процесс связи также, когда эти CQ производятся в больших масштабах, способ, которым они обмениваются информацией друг с другом, будет полностью отличаться от текущего общения, используя фотоны (свет) и следствие квантовой теории, называемой «Квантовая запутанность» или «Квантовая запутанность». Квантовая запутанность». Конечно, формальная концепция довольно надуманная и не от нас зависит в совершенстве понимать ее сейчас и здесь, но идея в том, что когда две частицы Субатомные структуры очень близки друг к другу, их свойства связаны (пока неизвестно, как и почему это происходит), но это явление уже многократно проверено и экспериментально доказано (В дополнительных видео будут видео, объясняющие его лучше) .
Например, давайте возьмем элементарную частицу, которую мы назовем P1 и другую P2, когда мы соединим эти две частицы вместе, их свойства будут связаны, чтобы понять запутанность квант, давайте разделим эти две частицы на очень большом расстоянии, давайте возьмем P2 и поместим его, например, на поверхность Нептуна (расстояние Нептуна от Земли составляет ок. 4 504 300 000 км). Согласно этой теории запутанности, если мы внесем какие-либо изменения в частицу P1, которая осталась с нами на Земле и которая каким-то образом связана с частицей P2 на Нептуне, эта частица P2 отреагирует противоположным эффектом. немедленно! То есть это явление явно игнорировало Теорию Относительности, которая говорит, что предельной скоростью во Вселенной является скорость света (300 000 км/с). По этой причине создатель теории относительности Альберт Эйнштейн назвал это явление например (Призрачное действие, дальний бой). Помня о том, что хотя это явление уже доказано экспериментально, оно не делает теорию относительности недействительной. Только мы имеем дело с явлениями чрезвычайно разных измерений, к которым теория относительности неприменима.
Применение этого к связи между компьютерами, такой как Интернет как мы знаем это сегодня, есть шанс, что вы не используете безопасное соединение с кто-то шпионит и следит за всеми вашими разговорами, информацией и использованием Интернета. Теперь для CQ связь может осуществляться с помощью этих запутанных фотонов. Согласно теории, при любом шуме (или внешнем агенте, который хочет вмешаться, например, в контексте общения и в Интернете) информация полностью зашифрована и неузнаваема, а если даже не уничтожена, по этой причине КК могут быть следующими. создание компьютеров, более безопасных и целостных с точки зрения конфиденциальности своей информации, а для некоторых экспертов - практически неприкосновенной системы.
До сих пор мы надеемся, что вы, читатель, поняли, какое влияние квантовая теория оказывает на наше нынешнее общество, мы постоянно зависим от нее, и ее приложения можно найти в самых разных областях знаний, будь то материаловедение, химия, химическая инженерия. , военная техника, медицина, фармацевтическая промышленность, среди многих других примеров, где он широко применяется. что ожидается вы в конце этого дидактического материала, чтобы понять весь процесс построение квантовой теории, понять основные идеи и теории, лежащие в основе этих явлений, и, конечно же, понять, где они применяются, и, возможно, хотя бы пробудить ваш интерес к предмету, потому что, кто знает, в недалеком будущем вы будете тем, кто откроет следующую теорию, которая потрясет научные концепции современной науки?!