WTF ir Qubits? Kvantu skaitļošanas un nulles ir daudzas lietas vienlaicīgi

Šajās dienās Qubits arvien vairāk pievērš uzmanību. Jūs, iespējams, esat dzirdējuši par tiem un, ja jums ir, jūs droši vien zināt, ka tas ir kaut ko darīt ar datoriem. Tieši tā, ko viņi dara ar datoriem, ir mulsinoši, tāpēc, pirms mēs niramies taisni, pieņemsim kolektīvo galvu ap kvantu skaitļošanas ideju. Kvantu mehānikā sistēmām piemīt ļoti savdabīga uzvedība. To vidū ir superpozīcija, kad daļiņa ir divās vietās uzreiz, un sajaukšanās, kad vienas daļiņas uzvedība ietekmē citu, tālāku daļiņu uzvedību. Šīs parādības nav pamanāmas mūsu ikdienas dzīvē, tāpēc mums nav jāuztraucas par suni, kas sēž kaķī, vai arī kāds no viņiem nonāk trīs guļvietās. Veids, kādā mēs veidojam datorus, ir balstīts uz materiāliem, ko sauc par tranzistoriem - pazīstamiem pusvadītājiem, kas mijiedarbojas ar elektroniskajiem signāliem, un tie nevar izmantot kvantu stāvokļus. Kvantu datori ir atšķirīgi.

Bet, ja būsiet izveidojis datoru darīja tieši risināt kvantu parādības, jūsu elektroniskās ierīces varētu darīt neticamas lietas. Šie datori varētu darboties ar neticamu ātrumu; izsijāt caur datu krātuvēm tikai dažu sekunžu laikā. Šī darba pamatā ir datu rakstura pārveidošana. Pašlaik dati tiek kodēti bināros ciparos, kurus mēs saucam par bitiem, kas pastāv tikai kā viena no divām valstīm. Bet, ja jūs atradāt veidu, kā padarīt kvantu kvantu - tas ir, pastāv vairākos stāvokļos uzreiz - tie būtu kvantu bitumi vai „qubits”.

Qubit īpaši darbojas, izmantojot superpozīciju un spēj būt ne tikai viena no divām dažādām valstīm, bet vienlaikus arī abi valstīm. Tas ir kā gaismas slēdzis, kas ir ieslēgts un off (piemērots metafors, ja jūs uzskatāt, ka qubits ir balstīti uz īpašām fotonu polarizācijām).Tas ir dīvaini, lai mēs reālajā pasaulē domātu, bet kvantu fizikas pasaulē tas nav dīvaini vispār.

Qubits arī demonstrē kvantu saķeri, jo tie var tikt veikti vienlaicīgi - turpmāk palīdzot paātrināt datu vadītu procesu. Dators, kas darbojas, var veikt divas lietas uzreiz vai, vairāk, līdz brīdim, ja tas notiek, process var būt vairāki soļi vienlaicīgi.

Piemēram, pieņemsim, ka jums ir ierīce, kas iet caur dziļu datu bāzi - tāpat kā visu cilvēku tālruņa numurus visā pasaulē - un organizējot un analizējot katru ierakstu. Kvantu dators, kas balstīts uz qubits, varēja izpildīt šādu uzdevumu daudz ātrāk, jo dati nav jāpārsūta pa vienam. Tā kā dati var aizņemt vairākus stāvokļus, to var apstrādāt daudz ātrāk.

Kvantu skaitļošana pati par sevi ir sākusies, bet qubits darbam ir bijis daudz grūtāks. Pēdējā desmitgadē ir bijuši izmērāmi panākumi. 2013. gadā Google sadarbībā ar NASA uzsāka Kvantu mākslīgā intelekta laboratoriju un veiksmīgi izveidoja 512-qubit D-Wave kvantu datoru. Tikai pagājušajā mēnesī pētnieki ir atrisinājušas problēmas, kas kavē optisko qubits attīstību; un citi atklāja veiksmīgu pārbaudi kaut ko sauc par “qutrit” - kas var pastāvēt ne divos, bet trīs dažādi pārklātie stāvokļi.

Vai kāds no šiem aspektiem ietekmēs veidu, kādā mēs saskaramies ar masu tirgus tehnoloģiju? Iespējams, ka qubit zināšanām ir neliela praktiska vērtība, bet ne tikai izpratne par to, kas nāk ne tik tālu nākotnē.