איך מחשבים קוונטיים עובדים? פשוט הסבר
בימינו מדענים עובדים ברציפות על מחשבי קוונטים. לאחרונה השיקה יבמ את מחשב הקוונטים הראשון שלה. אנו מסבירים כיצד אלה עובדים כאן.
מחשבים קוונטיים: זה מה שנקרא qubits
מה שמכונה qubits משמשים במחשב קוונטי.
- ביטים רגילים במחשב יכולים לקחת שני ערכים שונים בלבד: 0 ו -1, או "מופעל" ו- "כבוי". עם זאת, ריבוע יכול להיות במצב ביניים של אפס ואחד לפרק זמן מסוים, מה שנקרא זמן קוהרנטיות.
- במצב זה מדענים מדברים על סופרפוזיציה . באמצעות מדידה, הקוויטר משתנה לאחר מכן לאחד משני המצבים המוגדרים בבירור, כך שניתן לשמור את תוצאת המדידה בסיבית קלאסית. במונחים טכניים, אובדן superposition נקרא decoherence .
- במעבדה, qubits כאלה עשויים יונים או לולאות מוליכות-על, מה שנקרא SQUIDs .
- כאשר עובדים עם יונים, יון לא נרגש תואם למצב 0 ואחד נרגש למצב 1. אומרים כי אטום בעל האנרגיה הנמוכה ביותר האפשרית אינו נרגש. עם זאת, אם מוסיפים אנרגיה לאטום, הוא מתרגש מכיוון שאלקטרונים חיצוניים מגיעים לרמות אנרגיה גבוהות יותר. ניתן להתרגש מהיונים בעזרת לייזר.
רישומי קוונטים - עליכם לדעת זאת
כדי לפתור פעולות חשבון נדרשות מספר קוויביט. אחד מדבר על מה שמכונה מרשם קוונטים. לאחר מכן המידע מופץ לכל קטעי הפנקס.
- מרשם קוונטי כזה מורכב בדרך כלל מ -14 יונים המאוחסנים לאורך ציר במרחק של כמה מיקרומטר בודד. חשוב שהקלות הקטנות הללו קלות לתמרון, אך גם חסינות מפני הפרעות.
- משמעות הדבר היא כי הקוויביטים חייבים להישאר במדינותיהם בהתאמה למשך זמן רב ככל האפשר עד לביצוע הפעולה האריתמטרית. יש לעכב זמן רב ככל האפשר את הדחיקה, כלומר נפילה חזרה למצב קלאסי.
- מפעילים לוגיים משמשים לתמרון המדינות, שכבר משמשות במדעי המחשב. במחשבים קוונטיים מכונים מפעילים אלה שערים קוונטיים. אלה מכריעים למשך ההקרנה ולאורך הגל של האור.
- הפעולה הפשוטה ביותר היא שלילה, הנקראת NOT . המצב של הרבעון פשוט הופך או שולל. במערכת הבינארית 0 יהפוך ל 1 ולהיפך. דפדוף זה קורה מהר מאוד ולעתים קרובות מאוד ברצף ועוקב אחר האלגוריתם של התוכנית.
- כדי לקבוע את המצב הראשוני של סריג קוונטי, הוא מוקרן באמצעות פולסי לייזר. אורך ההקרנה יכול לקבוע את ההסתברות שבה אטום נמצא במצב נרגש.
- לאחר כעשר מיקרו-שניות של הקרנה, יון שלא בהתחלה מתרגש נמצא במצב הנרגש. עם זאת, אם אטום זה יוקרן במשך מחצית האורך זמן רב, הוא יהיה במצב ביניים זה, מכיוון שהוא נוטה יותר ל -50 אחוז במצב האדמה וסיכוי של 50 אחוז להיות במצב הנרגש.
- כדי לקרוא את התוצאה לאחר ביצוע האלגוריתם, דופק לייזר נוסף באורך גל שונה נורה לעבר היונים. פלואורסצנט מציין אם הם נרגשים או לא. לאחר מכן המחשב יכול לקבוע את הערכים הנכונים.
מחשבים קוונטיים: עדכניות כיום
ביריד האלקטרוניקה בלאס וגאס הציגה יבמ השנה את מחשב הקוונטים המוכן לשוק שלה.
- בהשוואה לדגמים הקודמים, ה- IBM Q Systems One כבר מחשב עם 20 קילוויטים, המהווה אבן מידה למחשב קוונטי המתפקד כהלכה. לדברי יבמ, היא הצליחה לשמור על 20 קילוביטס במצב מוכן במשך 75 מיקרו-שניות.
- מחשב קוונטי עם 50 קילוויטים אמור להיות מסוגל להכניס לכיסו כל מחשב-על קלאסי.
- לא צריך להיות מוצע למכירה IBM Q Systems One - קופסת זכוכית באורך ורוחב של מטר וחצי. במקום זאת, משתמשים נבחרים יכולים לגשת אליו מהענן ולבצע חישובים.
ממחשב קוונטי לכרטיס אגרוף: כך נראה המחשב הראשון
בטיפ המעשי הבא, נראה לך כיצד להמיר נכונה מספרים בינאריים והקסדצימליים.