Cum funcționează calculatoarele cuantice

Calculatoarele cuantice efectuează calcule bazate pe probabilitatea stării unui obiect înainte de a fi măsurat – și nu doar pe unu sau zero – ceea ce înseamnă că pot procesa exponențial mai multe date în comparație cu calculatoarele clasice.

Calculatoarele clasice efectuează operații logice folosind o anumită poziție a unei stări fizice. Acestea sunt de obicei binare, ceea ce înseamnă că operațiile lor se bazează pe una dintre cele două poziții. O stare individuală – de exemplu, pornit sau oprit, sus sau jos, 1 sau 0 – se numește bit .

În calculul cuantic, operațiile folosesc în schimb starea cuantică a unui obiect pentru a crea ceea ce se numește qubit . Aceste stări reprezintă proprietățile incerte ale unui obiect înainte de a fi detectate, cum ar fi spinul unui electron sau polarizarea unui foton.

În loc să aibă o poziție distinctă, stările cuantice nemăsurabile apar într-o “superpoziție” mixtă, precum o monedă care se învârte în aer înainte de a ateriza în mână.

Aceste superpoziții pot fi legate de superpoziții ale altor obiecte, ceea ce înseamnă că rezultatele lor finale vor fi legate matematic, chiar dacă nu știm încă ce sunt.

Matematica complexă care stă la baza acestor stări instabile ale “monedelor care se învârt” încurcate poate fi încorporată în algoritmi speciali pentru a rezolva rapid probleme care ar necesita mult timp pentru a fi rezolvate de un computer clasic… dacă ar putea să le calculeze.

Astfel de algoritmi pot fi utili pentru a rezolva probleme matematice complexe, pentru a crea coduri de securitate greu de spart sau pentru a prezice interacțiunile dintre mai multe particule în reacțiile chimice.

Tipuri de calculatoare cuantice

Construirea unui calculator cuantic funcțional necesită menținerea unui obiect într-o stare de superpoziție suficient de mult timp pentru a efectua diverse procese asupra acestuia.

Din nefericire, odată ce superpoziția întâlnește materiale care fac parte din sistemul care este măsurat, aceasta își pierde starea intermediară în ceea ce se numește decoerență și devine o piesă clasică veche și plictisitoare.

Dispozitivele trebuie să fie capabile să protejeze stările cuantice de decoerență, făcându-le în același timp ușor de citit.

Diferite procese abordează această problemă din unghiuri diferite, fie că este vorba de utilizarea unor procese cuantice mai fiabile, fie de găsirea unor modalități mai bune de verificare a erorilor.

Supremația calculului cuantic

În prezent, tehnologia clasică poate face față oricărei sarcini atribuite unui calculator cuantic. Supremația cuantică descrie capacitatea unui calculator cuantic de a depăși performanțele omologilor săi clasici.

Nu toată lumea este convinsă că merită efortul calculatoarelor cuantice. Unii matematicieni consideră că există obstacole aproape imposibil de depășit, ceea ce ar pune pentru totdeauna calculul cuantic în afara razei de acțiune.

Cu toate acestea, oficialii și oamenii de știință din SUA pun bazele unui internet cuantic .

Timpul va spune cine are dreptate.

Vă mulțumim că ați citit! Dacă acest articol vi se pare util și interesant, vă rugăm să îl distribuiți pe rețelele de socializare pentru a fi citit și de alții. În acest fel ne ajutați și ne motivați să scriem mai multe articole interesante.