Sellised masinad on praegu lihtsalt vajalikud igas valdkonnas: meditsiin, lennundus, kosmoseuuringud. Praegu arendatakse arvuteid, mis põhinevad kvantfüüsikal ja arvutustehnoloogiatel. Sellise arvutusseadme tööpõhimõtted pole tavakasutajatele veel kättesaadavad ja neid aktsepteeritakse kui midagi arusaamatut. Lõppude lõpuks pole kõik tuttavad elementaarosakeste ja aatomite fotooniliste omadustega. Et vähemalt natukenegi mõista, kuidas see arvuti töötab, peate teadma ja mõistma kvantmehaanika põhiprintsiipe. Enamasti töötatakse seda sidusat arvutit NASA jaoks välja.
Tavaline masin teostab toiminguid klassikaliste bittide abil, mis võivad võtta väärtused 0 või 1. Teisest küljest kasutab fotooniline arvutusmasin koherentseid bitte või kubitte. Nad võivad samaaegselt võtta väärtused 1 ja 0. Just see annabki sellisele arvutustehnoloogiale selle suurepärase arvutusvõimsuse. Kubitidena saab kasutada mitut tüüpi arvutusobjekte.
- Aatomi tuum.
- elektron.
Kõigil elektronidel on magnetväli, reeglina näevad nad välja nagu väikesed magnetid ja seda omadust nimetatakse spiniks. Kui asetate need magnetvälja, kohanduvad nad sellega samamoodi nagu kompassinõel. See on madalaima energiaga asend, nii et võime seda nimetada nulliks või madalaks spinniks. Kuid elektroni on võimalik suunata ümber "ühe" olekusse või ülemisse spinni. Kuid see nõuab energiat. Kui eemaldate kompassilt klaasi, saate noole teises suunas suunata, kuid selleks on vaja jõudu.
Lisaseadmeid on kaks: madal ja kõrge spin, mis vastavad vastavalt klassikalisele 1-le ja 0-le. Kuid fakt on see, et fotoonilised objektid võivad olla korraga kahes asendis. Kui mõõdetakse pöörlemist, on see kas üles või alla. Kuid enne mõõtmist eksisteerib elektron nn kvantsuperpositsioonis, milles need koefitsiendid näitavad elektroni suhtelist tõenäosust ühes või teises olekus.
On üsna raske ette kujutada, kuidas see annab koherentsusmasinatele nende uskumatu arvutusvõimsuse, arvestamata kahe kubiidi vastasmõju. Nüüd on nende elektronide jaoks neli võimalikku olekut. Tüüpilise kahebitise näite puhul on vaja ainult kahte bitti teavet. Seega sisaldab kaks kubiti nelja tüüpi teavet. See tähendab, et süsteemi asukoha teadmiseks peate teadma nelja numbrit. Ja kui teete kolm keerutust, saate kaheksa erinevat positsiooni ja tüüpilises versioonis on teil vaja kolme bitti. Selgub, et N qubitis sisalduva teabe hulk võrdub 2N standardbitiga. Eksponentfunktsioon ütleb, et kui näiteks on 300 kubitti, siis peate looma pööraselt keerulised superpositsioonid, kus kõik 300 kubitti on omavahel ühendatud. Siis saame 2300 klassikalist bitti, mis on võrdne osakeste arvuga kogu universumis. Sellest järeldub, et on vaja luua loogiline jada, mis võimaldab saada mõõdetava arvutustulemuse. See tähendab, et koosneb ainult standardtarvikutest. Selgub, et koherentne masin ei asenda tavalisi. Need on kiiremad ainult arvutustes, kus on võimalik kasutada kõiki olemasolevaid superpositsioone. Ja kui soovite lihtsalt kvaliteetset videot vaadata, Internetis vestelda või töö jaoks artiklit kirjutada, ei anna fotonarvuti teile prioriteete.
See video kirjeldab kvantarvuti protsessi.
Lihtsamalt öeldes on koherentne süsteem loodud mitte arvutamise kiiruse, vaid tulemuste saavutamiseks vajaliku koguse jaoks, mis toimub minimaalse ajaühikuga.
Klassikalise arvuti töö põhineb infotöötlusel, kasutades ränikiipe ja transistore. Nad kasutavad kahendkoodi, mis omakorda koosneb ühtedest ja nullidest. Koherentne masin töötab superpositsiooni alusel. Bittide asemel kasutatakse kubitte. See võimaldab teil mitte ainult kiiresti teha, vaid ka arvutusi teha võimalikult täpselt.
Milline saab olema kõige võimsam footonite arvutussüsteem? Näiteks kui fotoonilisel arvutil on kolmekümne kubitine süsteem, siis on selle võimsus 10 triljonit arvutustoimingut sekundis. Praegu loeb kõige võimsam kahebitine arvuti miljard toimingut sekundis.
Suur grupp teadlasi erinevatest riikidest on välja töötanud plaani, mille kohaselt saavad fotoonilise aparaadi mõõtmed lähedased jalgpalliväljaku mõõtmetele. Temast saab maailma võimsaim. See on omamoodi moodulitest koosnev struktuur, mis asetatakse vaakumisse. Iga mooduli sisemuses on ioniseeritud elektriväljad. Nende abiga moodustuvad teatud ahela osad, mis teevad lihtsaid loogilisi toiminguid. Sellise fotoonilise arvutustehnoloogia näidet arendatakse Inglismaal Sussexi ülikoolis. Hinnanguline maksumus on praegu üle 130 miljoni dollari.
Kümme aastat tagasi tutvustas D-Wave maailma esimest koherentset arvutit, mis koosneb 16 kubitist. Iga kubit koosneb omakorda nioobiumikristallist, mis asetatakse induktiivpoolisse. Mähisele juhitav elektrivool loob magnetvälja. Järgmisena muudab see liikmesust, milles qubit asub. Sellist masinat kasutades saate hõlpsalt teada, kuidas sünteetilised ravimid interakteeruvad verevalkudega.
Või on võimalik tuvastada haigus, näiteks vähk, varasemas staadiumis.
See video sisaldab arutelusid teemal "Miks vajab maailm kvantarvutit?" Ärge unustage jätta oma kommentaare, küsimusi ja lihtsalt
