computadora cuántica. Principio de funcionamiento
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Tales máquinas son simplemente necesarias ahora en cualquier campo: medicina, aviación, exploración espacial. Actualmente desarrollando computadoras basadas en física cuántica y tecnologías informáticas. Los elementos básicos de un dispositivo informático de este tipo aún no están disponibles para los usuarios comunes y se aceptan como algo incomprensible. Después de todo, no todo el mundo está familiarizado con las propiedades de los fotones de las partículas elementales y los átomos. Para comprender al menos un poco cómo funciona esta computadora, debe conocer y comprender los principios elementales de la mecánica cuántica. En su mayor parte, esta computadora coherente se está desarrollando para la NASA.
Ordenador cuántico: principio de funcionamiento, ¿de qué está hecho?
Una máquina ordinaria realiza operaciones utilizando bits clásicos, que pueden tomar los valores 0 o 1. Por otro lado, una máquina de computación fotónica utiliza bits coherentes o qubits. Pueden tomar los valores 1 y 0 al mismo tiempo. Esto es lo que le da a dicha tecnología informática su poder de cómputo superior. Hay varios tipos de objetos enumerativos que se pueden usar como qubits.
Todos los electrones tienen un campo magnético, por lo general son como pequeños imanes y esta propiedad se llama espín. Si se colocan en un campo magnético, se ajustarán a él de la misma manera que la aguja de una brújula. Esta es la posición de energía más baja, por lo que podemos llamarla giro cero o bajo. Pero puede redirigir el electrón al estado "uno" o al espín superior. Pero esto requiere energía. Si quita el vidrio de la brújula, puede redirigir la flecha en una dirección diferente, pero esto requiere fuerza.
Hay dos pertenencias: espín inferior y superior, que corresponden a los clásicos 1 y 0, respectivamente. Pero el hecho es que los objetos fotónicos pueden estar en dos posiciones al mismo tiempo. Cuando se mide el giro, será hacia arriba o hacia abajo. Pero antes de la medida, el electrón existirá en la llamada superposición cuántica, en la que estos coeficientes indican la probabilidad relativa de encontrar el electrón en un estado u otro.
Es bastante difícil imaginar cómo esto le da a las máquinas coherentes su increíble poder computacional sin considerar la interacción de dos qubits. Ahora hay cuatro posibles estados de estos electrones. En un ejemplo típico de dos bits, solo se necesitan dos bits de información. Entonces, dos qubit contienen cuatro tipos de información. Entonces, necesita conocer cuatro números para conocer la posición del sistema. Y si realiza tres giros, obtiene ocho posiciones diferentes y, en un caso típico, se necesitarán tres bits. Resulta que la cantidad de información contenida en N qubits es igual a 2N bits típicos. La función exponencial dice que si, por ejemplo, hay 300 qubits, entonces tienes que crear superposiciones locamente complejas, donde los 300 qubits estarán conectados. Luego resultan 2300 bits clásicos, y esto es igual a la cantidad de partículas en todo el universo. Esto implica, que se requiere crear una secuencia lógica que permita obtener un resultado de cálculos que se pueda medir. Es decir, que consta únicamente de accesorios estándar. Resulta que una máquina coherente no reemplaza a las convencionales. Son más rápidos solo en cálculos donde es posible usar todas las superposiciones disponibles. Y si solo desea ver un video de alta calidad, chatear en Internet o escribir un artículo para el trabajo, PhotonicLa computadora no le dará ninguna prioridad.
Este video describe cómo funciona una computadora cuántica.
computadora cuántica. ¿Qué es en palabras simples?
En palabras simples, el sistema coherente no está diseñado para la velocidad de cálculo, sino para la cantidad requerida para lograr resultados, que ocurrirán en la unidad mínima de tiempo.
El trabajo de una computadora clásica se basa en el procesamiento de información utilizando chips de silicio y transistores. Utilizan un código binario, que a su vez consta de unos y ceros. La máquina coherente funciona sobre la base de la superposición. En lugar de bits, se utilizan qubits. Esto permite no solo cálculos rápidos, sino también los más precisos.
La computadora cuántica más poderosa del mundo
¿Cuál será el sistema de computación fotónica más potente? Por ejemplo, si una computadora fotónica tiene un sistema de treinta qubits, su potencia será de 10 billones de operaciones computacionales por segundo. Actualmente, la computadora de dos bits más poderosa cuenta mil millones de operaciones por segundo.
Un nutrido grupo de científicos de diferentes países desarrolló un plan según el cual las dimensiones del aparato fotónico serían cercanas a las dimensiones de un campo de fútbol. Será el más poderoso del mundo. Será una especie de construcción de módulos, que se coloca en el vacío. El interior de cada módulo son campos eléctricos ionizados. Es con su ayuda que se formarán ciertas partes del circuito que realizarán acciones lógicas simples. Un ejemplo de una técnica de computación fotónica de este tipo se está desarrollando en la Universidad de Sussex en Inglaterra. El costo estimado en este momento es de más de 130 millones de dólares.
Computadora cuántica D-Wave
Hace diez años, D-Wave presentó la primera computadora coherente del mundo, que consta de 16 qubits. Cada qubit, a su vez, consta de un cristal de niobio que se coloca en un inductor. La corriente eléctrica que se aplica a la bobina crea un campo magnético. A continuación, cambia la propiedad en la que se encuentra qubit. Con la ayuda de una máquina de este tipo, es fácil descubrir cómo interactúan las drogas sintéticas con las proteínas de la sangre.
O será posible identificar una enfermedad como el cáncer en una etapa más temprana.