A számítógépes számítástechnika segít abban, hogy mi nem akarjuk vagy nem tudjuk megtenni, főként a bonyolultság miatt, a véletlen hibák és az idő miatt. Például, ha a számot a 128-as fokozatba emeljük az elmében.

A kvantum számítógép célja és használata.

Mi a kvantum számítógép?

A legerősebb kvantum számítógép (QC) - vagy inkább inkább - egy teljesen más mechanizmus, amely különbözik az ember által teremtett mindentől. A legerősebb szerverek ma csak úgy néznek ki, mint egy teljes értékű kvantum számítógép végső soron.

Egyszerűen fogalmazva, a kvantumszámítás területén végzett kutatás célja, hogy felfedezze a hosszú hullámú utasítások végrehajtásának felgyorsítását. Helytelen lenne azt mondani, hogy a CC gyorsabban fut, mint a PC vagy az x86 szerver. A QC „programja” egy teljesen más kódolási sorrend, mint valaha, egy bináris processzorhoz. A számítógépek születése után komplex fizikai számításokat végeztünk, amelyek az 1940-es években az atombomba létrehozását segítették az Egyesült Államokban. A tranzisztor feltalálása után ezeknek a rendszereknek a méretei jelentősen csökkentek. Ezután jött az ötlet, hogy a párhuzamos processzorok egyszerre dolgoznak a feladatokkal.

A kvantumszámítás csak a következő lépés. Sok probléma merül fel, hogy a modern számítógépek jelentős időt igényelnek például egy lineáris egyenletrendszer megoldására, a támogató vektorok paramétereinek optimalizálására, a legrövidebb útvonal megtalálására egy tetszőleges szakaszon, vagy a strukturálatlan lista keresésére. Ezek most nagyon absztrakt problémák, de ha tudsz egy kicsit az algoritmusokról vagy a programozásról, láthatjuk, hogy ez hasznos lehet. Például a grafikus processzorok (GPU-k) kizárólag a háromszögek renderelésére és a két- vagy háromdimenziós világba való összevonásra kerültek. És most az Nvidia egy milliárd dolláros cég. Vannak-e a kvantum számítástechnika vagy annak történeti származékainak olyan technológiái, amelyeket az emberek most jónak találnak? Más szavakkal, mit csinál egy kvantum, és kinek szolgál közvetlenül?

Mi az a kvantum számítógép?

Navigáció. Ez a kvantum számítógépek egyik fő alkalmazása. A GPS-rendszer nem működik bárhol a bolygón, különösen víz alatt. A QC megköveteli, hogy az atomok túlhűtve legyenek felfüggesztve egy olyan állapotban, amely különösen érzékenyvé teszi őket. Ebből a célból próbálják ki a versenytárs csapatokat, hogy olyan kvantum gyorsulásmérőt dolgozzanak ki, amely nagyon pontos mozgási adatokat szolgáltathat. Az iparág fejlődéséhez a legjelentősebb hozzájárulás a francia fotonikai és nanotudományi laboratórium. Erre egy élénk példa egy olyan hibrid komponens létrehozására irányuló kísérlet, amely egy gyorsulásmérőt és egy klasszikusat egyesít, majd egy nagy átmeneti szűrőt használ a klasszikus adatok kvantumadatokból való kivonására. Az eredmény, ha megvalósításra kerül, rendkívül pontos iránytű lesz, amely kiküszöböli a skála faktor elmozdulását és eltolódását, általában a giroszkópos komponensekkel társítva.

Szeizmológia. Ugyanez a szélsőséges érzékenység használható az olaj- és gázbetétek kimutatására, valamint a potenciális szeizmikus aktivitásra olyan helyeken, ahol a hagyományos érzékelőket még nem használták. 2017 júliusában a Quantic megmutatta, hogy a kvantummérő érzékeli a mélyen rejtett objektumok jelenlétét a gravitációs mezőben az oszcillációk mérésével. Ha egy ilyen eszköz nem csak praktikus, hanem hordozható, a csapat úgy véli, hogy felbecsülhetetlen értékűvé válhat a szeizmikus események és a szökőár előrejelzésére szolgáló korai figyelmeztető rendszerben. Gyógyszerészeti. Az előtérben az olyan betegségek elleni küzdelemben végzett kutatás, mint az Alzheimer-kór és a szklerózis multiplex; A tudósok olyan szoftvert használnak, amely a mesterséges ellenanyagok viselkedését szimulálja molekuláris szinten.

Fizika. Ez valójában az oka a koncepció létezésének. 1981-ben a Caltech-ben tartott beszédében Richard Feynman professzor, a kvantumelektrodinamika (QED) apja azt javasolta, hogy a fizikai világ sikeres szimulációjának egyetlen módja a kvantumszint mellett a kvantumfizika és a mechanika törvényeinek betartása. A beszéd során Feynman professzor elmagyarázta, és a világ többi része rájött, hogy nem lenne elég, ha egy számítógép valószínűségi táblázatot generál és hogyan dobja a kockát. Továbbá ahhoz, hogy a fizikusok maguk is ne hívjanak apokráfot, olyan mechanizmusra lenne szükség, amely ugyanúgy viselkedett, mint a viselkedése, amelyet utánozni kíván.

Gépi tanulás. A támogatók legfőbb elmélete, hogy az ilyen rendszerek adaptálhatók az államminták „tanulmányozására” hatalmas párhuzamos hullámokban, nem pedig egymást követő szkennelésben. A rendes matematika egy valószínűsíthető eredménycsoportot írhat le vektorok formájában egy vad konfigurációs térben. Dekódolást. Végül, ez az áttörés, amely az első ragyogó fényt vetette az ilyen számításokra. Ami a titkosítási kódokat olyan összetettvé teszi, ami még a modern klasszikus számítógépek esetében is, az az, hogy rendkívül nagyszámú tényezőn alapulnak, amelyek túl sok időt igényelnek a megfelelő módszerrel való kitaláláshoz. Egy működő QC-nek perceken belül el kell különítenie és azonosítania kell ezeket a tényezőket, ami az RSA kódoló rendszert hatékonyan elavulttá teszi.

Titkosítás. A koncepció, a kvantumkulcs-eloszlás (QKD), elméleti reményt ad arra, hogy a mai napon titkosított üzenetek titkosítására használt nyilvános és magánkulcsokat olyan kulcsokkal helyettesíthetjük, amelyekre a zavaró hatások tartoznak. Elméletileg minden harmadik fél, aki megrepedt a kulcsot, és megpróbálta olvasni az üzenetet, azonnal elpusztítja az üzenetet mindenkinek. Természetesen ez elég lehet. A QKD-elmélet azonban egy hatalmas feltételezésen alapul, amelyet még nem kell tesztelni a valós világban: hogy az összekapcsolt qubits segítségével nyert értékek magukba kerülnek és hatásuk vannak bárhol is.

Mi a különbség a kvantum számítógép és a közönséges számítógép között?

A klasszikus számítógép számításokat végez a 0 („ki”) és az 1 („be”) bitekkel. A tranzisztorokat a nullák és az ún. Több tranzisztor, több feldolgozási lehetőség - ez a fő különbség. A QC a kvantummechanika törvényeit használja. Mint egy klasszikus számítógép, amely nullákat és egyeket használ. Ezek az állapotok részecskékben érhetők el belső szögmozgásuk miatt, amit spinnek neveznek. A hátsó részecskékben két 0 és 1 állapot látható. Például az óramutató járásával megegyező forgás 1-et jelent, és az óramutató járásával ellentétes irányban a 0. A QC használatának előnye, hogy egy részecske egyidejűleg több állapotban is lehet. Ezt a jelenséget szuperpozíciónak nevezik. E jelenség miatt a QC egyidejűleg elérheti a 0 és 1 állapotot. Így egy klasszikus számítógépben az információt egy 0 vagy 1 szám formájában fejezzük ki. A QC olyan kimeneteket használ, amelyek egyidejűleg 0-ként és 1-ként vannak leírva, ami nagyobb számítási teljesítményt biztosít.

Hogyan működik a kvantum számítógép

A kvantumszámítás a kvantummechanikai jelenségek, mint pl. A QC olyan eszköz, amely kvantumszámítást végez és mikroprocesszorokból áll. Egy ilyen számítógép teljesen eltér a tranzisztorokon és kondenzátorokon alapuló bináris digitális elektronikus számítógépektől. Míg a hagyományos digitális számítások megkövetelik, hogy az adatokat bináris számokba (bitekbe) kódolják, amelyek mindegyike mindig két specifikus állapotban van (0 vagy 1), a kvantumszámítás biteket vagy qubitokat használ, amelyek szuperpozícióban lehetnek. A kvantum Turing gép eszköze egy ilyen számítógép elméleti modellje, és az univerzális QC néven is ismert. A kvantumszámítás területét Paul Benioff és Yuri Manin 1980-as munkái indították, Richard Feynman 1982-ben és David Deutsch 1985-ben.

A kvantum számítógép elve

2018 óta a kvantumszámítógépek működése még mindig a gyerekcipőben jár, de kísérleteket hajtottak végre, amelyekben kvantumszámítási műveleteket végeztünk nagyon kis számú kvantumbittel. Mind a gyakorlati, mind az elméleti kutatások folyamatban vannak, és számos nemzeti kormány és katonai ügynökség finanszírozza a kvantumszámítástechnikai kutatásokat a polgári, üzleti, kereskedelmi, környezeti és nemzeti biztonsági célok, mint például a kriptanalízis kvantum számítógépeinek fejlesztésére. A nagyszabású kvantum számítógépek elméletileg képesek voltak sokkal gyorsabban megoldani bizonyos problémákat, mint bármelyik klasszikus számítógép, amely eddig a legjobb algoritmusokat is használta, mint például a Shore algoritmussal (azaz kvantum-algoritmussal) rendelkező egész faktor faktorizáció és a rendszer testek kvantumkészletének modellezése.

Vannak kvantum akciók, mint például a Simon algoritmus, amely gyorsabban fut, mint bármely lehetséges valószínűségi klasszikus algoritmus. A klasszikus számítógép elvileg (exponenciális erőforrásokkal) egy kvantum-algoritmust modellezhet, mivel a kvantumszámítás nem sérti az egyház-turing-tézist. Másrészt a kvantum számítógépek képesek lehetnek hatékonyan megoldani a klasszikus számítógépeken gyakorlatilag nem lehetséges problémákat.