Како раде квантни рачунари? - Једноставно објасњено
Данас научници континуирано раде на квантним рачунарима. ИБМ је недавно лансирао свој први квантни рачунар. Објашњавамо како ово раде овде.
Квантни рачунари: То је оно што се назива кубитс
У квантном рачунару користе се такозвани кубити.
- Нормални битови на рачунару могу имати само две различите вредности: 0 и 1, или „он“ и „офф“. Међутим, кубит може бити у интермедијарном стању нула и један током одређеног периода, такозваном времену кохеренције.
- У овом стању научници говоре о суперпозицији . Кроз мерење, кубит се затим мења у једно од два јасно дефинисана стања, тако да се резултат мерења може сачувати у класичном биту. Технички гледано, губитак суперпозиције назива се декохеренција .
- У лабораторији се такви кубити праве од јона или суперпроводних петљи, такозваних СКУИД .
- Када радите са јонима, неузбуђени јон одговара стању 0, а узбуђени стање 1. Каже се да атом са најмањом могућом енергијом није искоришћен. Међутим, ако атому додате енергију, он ће бити узбуђен јер спољни електрони достижу виши ниво енергије. Јиони се могу побуђивати ласером.
Квантни регистри - то морате знати
За решавање аритметичких операција потребно је неколико кубита. Једно говори о такозваном квантном регистру. Информације се затим дистрибуирају свим кбитима регистра.
- Такав се квантни регистар обично састоји од 14 јона који су смештени дуж осе на удаљености од неколико микрометара. Важно је да је овим кубитима лако манипулирати, али су такође имуни на сметње.
- То значи да кубити морају остати у својим одговарајућим стањима што је дуже могуће док аритметичка операција није извршена. Декохеренција, тј. Враћање у класично стање, мора се одлагати што је дуже могуће.
- Логички оператори користе се за манипулацију стањем, које се већ користи у рачунарској науци. У квантним рачунарима ови се оператери називају квантна капија . Они су пресудни за време озрачивања и за таласну дужину светлости.
- Најједноставнија операција је негација, звана НОТ . Стање кубита се једноставно пребацује или негира. У бинарном систему 0 би постао 1 и обрнуто. Ово окретање се дешава врло брзо и врло често узастопце и прати алгоритам програма.
- За одређивање почетног стања квантне решетке зрачи се ласерским импулсима. Дужина зрачења може одредити вероватноћу са којим је атом у побуђеном стању.
- После десетак микросекунди озрачивања, јон који у почетку није побуђен, налази се у побуђеном стању. Међутим, ако се овај атом зрачи само упола дуже, он ће се налазити у том средњем стању, јер је 50 процената вероватније да ће бити у основном стању и 50 процената вероватније да ће бити у побуђеном стању.
- Да би се очитао резултат након извршења алгоритма, на јоне се активира други ласерски импулс са различитом таласном дужином. Флуоресценција означава да ли су узбуђени или не. Рачунар тада може да одреди исправне вредности.
Квантни рачунари: најсавременије данас
На сајму електронике у Лас Вегасу, ИБМ је ове године представио свој први квантни рачунар спреман за тржиште.
- У поређењу са претходним моделима, ИБМ К Системс Оне већ рачуна са 20 кубика, што је мерило исправно делујућег квантног рачунара. Према ИБМ-у, успео је да задржи 20 кубика у припремљеном стању током 75 микросекунди.
- Квантни рачунар са 50 кубита требало би да буде у стању да стави било који класични суперрачунар у свој џеп.
- ИБМ К Системс Оне - стаклена кутија дужине и ширине два и по метра не би се требала продавати. Уместо тога, одабрани корисници могу му приступити из облака и обављати прорачуне.
Од квантног рачунара до картице за бушење: Овако је изгледао први рачунар
У следећем практичном савету показаћемо вам како правилно претворити бинарне и хексадецималне бројеве.