Les últimes dècades els ordinadors es van desenvolupar molt ràpidament. De fet, en la memòria d'una generació, van passar de tub voluminós, ocupant grans sales per a tauletes en miniatura. La memòria i la velocitat augmenten ràpidament. Però va arribar el moment en què van aparèixer les tasques que estaven més enllà del poder de les computadores modernes fins i tot superpoderes.
Què és un ordinador quàntic?
L'aparició de noves tasques que estan fora del control de les computadores ordinàries, han obligat a buscar noves oportunitats. I, com a alternativa als ordinadors convencionals, el quàntum apareixia. Un ordinador quàntic és una tècnica informàtica, la base de l'acció, que es basa en els elements de la mecànica quàntica. Les principals disposicions de la mecànica quàntica es van formular a principis del segle passat. La seva aparença permetia resoldre molts problemes de física que no trobaven una solució en la física clàssica.
Encara que la teoria del quanta ja explica el segle II, encara queda comprensible només un cercle estret d'especialistes. Però hi ha resultats reals de la mecànica quàntica, als quals ja estem acostumats: tecnologia làser, tomografia. I a finals del segle passat la teoria de la computació quàntica va ser desenvolupada pel físic soviètic Yu. Manin. Cinc anys més tard, David Deutsch va donar a conèixer la idea d'una màquina quàntica.
Hi ha una computadora quàntica?
Però l'encarnació de les idees no era tan senzilla. Periòdicament, hi ha informes que s'ha creat una altra computadora quàntica. El desenvolupament d'aquesta tecnologia informàtica és treballat per gegants en el camp de les tecnologies de la informació:
- D-Wave és una empresa de Canadà, que va ser la primera a llançar la producció d'ordinadors quàntics operatius. No obstant això, els especialistes debaten si aquestes computadores són realment ordinadors quàntics i quins avantatges donen.
- IBM - va crear una computadora quàntica i la va obrir als usuaris d'Internet per experimentar amb algorismes quàntics. El 2025 l'empresa planeja crear un model capaç de resoldre ja problemes pràctics.
- Google - va anunciar el llançament d'aquest any d'una computadora capaç de demostrar la superioritat de les computadores quàntiques en ordinadors convencionals.
- Al maig de 2017, els científics xinesos de Xangai van dir que es va crear l'ordinador quàntic més poderós del món, superant els anàlegs en la freqüència del processament del senyal per 24 vegades.
- Al juliol de 2017, a la Conferència de Moscou sobre Quantum Technologies, es va anunciar que s'havia creat una computadora quàntica de 51 qubit.
Quina diferència hi ha entre una computadora quàntica i una computadora ordinària?
La diferència fonamental d'una computadora quàntica en l'enfocament del procés de càlcul.
- En un processador convencional, tots els càlculs es basen en bits que existeixen en dos estats 1 o 0. Això significa que tot el treball es redueix a analitzar una gran quantitat de dades per complir amb les condicions especificades. L'ordinador quàntic es basa en qubits (bits quàntics). La seva característica és la capacitat d'estar en l'estat 1, 0, i també simultàniament 1 i 0.
- Les capacitats d'un ordinador quàntic augmenten significativament, ja que no cal buscar la resposta correcta entre el conjunt. En aquest cas, la resposta es tria entre les variants ja disponibles amb certa probabilitat de correspondència.
Què és una computadora quàntica?
El principi d'un ordinador quàntic, basat en l'elecció d'una solució amb la probabilitat suficient i la capacitat de trobar aquesta solució moltes vegades més ràpid que els ordinadors moderns, determina el propòsit del seu ús. En primer lloc, l'aparició d'aquest tipus de tecnologia informàtica preocupa als criptògrafs. Això es deu a la capacitat d'una computadora quàntica per calcular fàcilment les contrasenyes. Per tant, l'ordinador quàntic més potent, creat per científics russos-americans, és capaç d'obtenir claus als sistemes de xifratge existents.
També hi ha tasques aplicades més útils per a ordinadors quàntics, estan connectats amb el comportament de partícules elementals, genètica, assistència sanitària, mercats financers, la protecció de xarxes de virus, intel·ligència artificial i molts altres que les computadores ordinàries no poden resoldre.
Com s'organitza una computadora quàntica?
La construcció d'un ordinador quàntic es basa en l'ús de qubits. Com a rendiment físic dels qubits que actualment s'utilitzen:
- anells de superconductors amb jumpers, amb corrent multidireccional;
- àtoms individuals, sota la influència de raigs làser;
- ions;
- fotons;
- S'estan desenvolupant variants de l'ús de nanocristalls de semiconductors.
Quantum computer - el principi de funcionament
Si hi ha constància amb un ordinador clàssic en el treball, llavors la qüestió de com funciona una computadora quàntica és difícil de respondre. La descripció de l'operació d'un ordinador quàntic es basa en dues frases incomprensibles:
- el principi de superposició és una qüestió de qubits capaços de ser simultàniament a les posicions 1 i 0. Això permet que diversos càlculs es realitzin simultàniament, en comptes d'ordenar opcions, la qual cosa genera un gran guany en el temps;
- L'entrellaçament quàntic és un fenomen observat per A. Einstein, que és la interconnexió de dues partícules. En paraules simples, si una de les partícules té una helic·litat positiva, el segon instantàniament pren una helicitat positiva. Aquesta relació es produeix independentment de la distància.
Qui va inventar l'ordinador quàntic?
La base de la mecànica quàntica es va exposar a principis del segle passat, com a hipòtesi. El seu desenvolupament està relacionat amb físics tan brillants com Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. El 1980, Antonov va proposar la idea de la possibilitat de la computació quàntica. I un any més tard, Richard Feyneman va modelar en teoria la primera computadora quàntica.
Ara, la creació d'ordinadors quàntics en l'etapa de desenvolupament i fins i tot difícil imaginar el que pot fer una computadora quàntica. Però és absolutament clar que dominar aquesta direcció portarà a la gent nombrosos descobriments nous en tots els camps de la ciència, ens permetrà mirar el món micro i macro per aprendre més sobre la naturalesa de la ment, la genètica.