W jaki sposób działają komputery kwantowe?

Czy ktoś może mi przybliżyć sposób działania komputerów kwantowych?

  • Wyobraź sobie, że masz wędrowcę, który przemierza świat. Na każdym zakręcie musi wybrać jedną drogę, którą chce zbadać. Może więc iść naraz tylko jedną ścieżką. Tak działają komputery tradycyjne.

    A teraz wyobraź sobie zjazd niezliczonej ilości harcerzy, którzy rozpoczynają wędrówkę z jednego punktu, ale na każdym zakręcie się rozdzielają. Ostatecznie każda droga jest równolegle badana przez innego harcerza.

    Kto szybciej zbada świat?

    Tak działają komputery kwantowe: zamiast wysyłać jednego harcerza masz ich miliony i to w jednym czasie. Każdy z nich bada inną możliwość, a na końcu możesz na podstawie wyników określić która droga jest najlepsza.

    Problem polega jednak na tym, że naukowcy nie wiedzą jeszcze kogo zatrudnić jako harcerzy?

    Po drugie wśród harcerzy jest dużo dezerterów: uciekają z trasy marszu albo idą z innymi kolegami zamiast swoją drogą.

    A ponadto pojawiają się problemy logistyczne: który harcerz jaką drogą ma iść i zebraniem i zorganizowaniem Gigabajtów raportów jakie otrzymamy na koniec wędrówki.

    Na razie badania nad komputerami kwantowymi idą więc dwoma torami: po pierwsze część naukowców rozwija same urządzenia nazywane komputerami kwantowymi, a druga część obmyśla algorytmy dotyczące tego jak sterować urządzeniem kiedy takie zostanie zbudowane.

    Najlepsze efekty na razie naukowcy osiągnęli w zeszłym roku z jonami berylu zatrudnionymi jako harcerze, a sterowali nimi... laserem.

  • Idea komputera kwantowego opiera się na możliwości wykorzystania kwantowych stanów cząsteczek do wykonywania złożonych operacji matematycznych. Fizycznie aktualnie najczęściej stosuje się elektrony, które nazywa się qbitami. Problemem jest to, że qbit nie posiada tylko stanu 0 i 1, ale również stany pośrednie, wynikające z prawdopodobieństw występujących w fizyce kwantowej do określania stanu cząstek elementarnych.

    Wykonanie obliczenia kwantowego polega na wielokrotnym powtórzeniu tej samej ewolucji układu, a następnie określeniu najbardziej prawdopodobnego wyniku. Oznacza to, że komputer kwantowy nie jest deterministyczny jak komputer binarny.

    Innym problemem jest stabilność stanu reprezentującego wynik (problem dekoherencji), który jest nie trwały, jakikolwiek kontakt ze otaczającym światem prowadzi do zniszczenia wyniku - w tym sama operacja odczytania/określenia stanów.

    Rozumienie problemów obliczeń kwantowych wymaga zrozumienia czym jest równanie Równanie Schrödingera, czyli podstawy fizyki kwantowej.

    Więcej na Wikipedii

  • O ile pamiętam, to tam jest takie coś jak kubit, o ile w tradycyjnym komputerze podstawą czegokolwiek jest 0 i 1 (jak ktoś to ujął: różnica, która czyni różnicę), to tam jest jeszcze stan a'la NULL, czyli nie jest ani 0 ani 1. Kubity na tą chwilę są bardzo niestabilne, istnieją systemy oparte tylko na kilku kubitach, mimo to jest już sporo algorytmów i problemów to rozwiązania, pomimo, że żaden taki komputer w 100% nie działa.

Zaloguj się, aby dodać swoją odpowiedź