Bagaimanakah komputer kuantum berfungsi? - Cukup jelas
Pada masa kini, saintis terus bekerja pada komputer kuantum. IBM baru-baru ini melancarkan komputer quantum pertama. Kami menerangkan bagaimana kerja-kerja ini di sini.
Komputer kuantum: Itulah yang disebut qubit
Kaedah yang disebut qubit digunakan dalam komputer kuantum.
- Bit biasa pada komputer hanya boleh mengambil dua nilai berbeza: 0 dan 1, atau "pada" dan "mati". Walau bagaimanapun, qubit boleh berada dalam keadaan perantaraan sifar dan satu untuk tempoh masa tertentu, masa koheren yang dipanggil.
- Di negeri ini, saintis bercakap tentang superposisi . Melalui pengukuran, qubit kemudian berubah kepada salah satu daripada dua keadaan yang jelas, supaya hasil pengukuran dapat disimpan dalam bit klasik. Dalam istilah teknikal, kehilangan superposisi dipanggil penyahkawalan .
- Di makmal, qubit tersebut dibuat daripada ion atau superconducting loops, yang disebut SQUIDs .
- Apabila bekerja dengan ion, satu ion yang tidak dieksekusi sepadan dengan keadaan 0 dan satu yang teruja untuk menyatakan 1. Satu atom dengan tenaga paling rendah dikatakan tidak diingini. Walau bagaimanapun, jika anda menambah tenaga kepada atom, ia teruja kerana elektron luaran mencapai tahap tenaga yang lebih tinggi. Ion boleh teruja dengan laser.
Daftar kuantum - anda perlu tahu itu
Beberapa qubit diperlukan untuk menyelesaikan operasi aritmetik. Orang bercakap tentang apa yang disebut kuantum mendaftar. Maklumat ini kemudiannya diedarkan kepada semua qubit dalam daftar.
- Daftar kuantum sedemikian biasanya terdiri daripada 14 ion yang disimpan di sepanjang paksi pada jarak beberapa mikrometer. Adalah penting bahawa qubit ini mudah dimanipulasi, tetapi juga kebal terhadap gangguan.
- Ini bermakna bahawa qubit mesti kekal di negeri masing-masing selagi mungkin sehingga operasi aritmetik telah dijalankan. Kerosakan, iaitu jatuh ke dalam keadaan klasik, mesti ditangguhkan selama mungkin.
- Pengendali logikal digunakan untuk memanipulasi keadaan, yang sudah digunakan dalam sains komputer. Dalam komputer kuantum, pengendali ini dipanggil pintum kuantum. Ini adalah penentu untuk tempoh penyinaran dan untuk jangka panjang cahaya.
- Operasi paling mudah adalah penolakan, yang disebut TIDAK . Keadaan qubit hanya dibalikkan atau diabaikan. Dalam sistem binari, 0 akan menjadi 1 dan sebaliknya. Pembalikan ini berlaku dengan sangat cepat dan sangat kerap berturut-turut dan mengikuti algoritma program tersebut.
- Untuk menentukan keadaan permulaan kisi kuantum, ia disinari dengan denyutan laser. Panjang penyinaran dapat menentukan kebarangkalian dengan mana atom berada dalam keadaan teruja.
- Setelah kira-kira sepuluh mikrosecond penyinaran, satu ion yang pada awalnya tidak teruja adalah dalam keadaan teruja. Walau bagaimanapun, jika atom ini disinari hanya setengah masa, ia akan berada di dalam keadaan perantaraan itu, kerana ia adalah 50 peratus lebih mungkin berada dalam keadaan dasar dan 50 peratus lebih mungkin berada dalam keadaan teruja.
- Untuk membaca hasil selepas melaksanakan algoritma, nadi laser lain dengan panjang gelombang yang berbeza dipecat pada ion. Pendarfluor menunjukkan sama ada mereka teruja atau tidak. Komputer kemudian dapat menentukan nilai-nilai yang betul.
Komputer kuantum: keadaan seni hari ini
Di pesta elektronik di Las Vegas, IBM mempersembahkan komputer kuantum siap pasaran yang pertama tahun ini.
- Berbanding dengan model terdahulu, IBM Q Systems One sudah mengira dengan 20 qubit, yang merupakan ukuran untuk komputer kuantum berfungsi dengan betul. Menurut IBM, ia telah berjaya mengekalkan 20 qubit dalam keadaan yang disediakan untuk 75 microseconds.
- Komputer kuantum dengan 50 qubit sepatutnya dapat meletakkan sebarang superkomputer klasik dalam poketnya.
- IBM Q Systems One - kotak kaca dengan panjang dan lebar dua setengah meter tidak boleh ditawarkan untuk dijual. Sebaliknya, pengguna terpilih boleh mengaksesnya dari awan dan melakukan pengiraan.
Dari komputer kuantum ke kad punch: Inilah yang kelihatan seperti komputer pertama
Dalam hujung praktikal seterusnya, kami akan menunjukkan kepada anda bagaimana untuk menukar nombor binari dan heksadesimal dengan betul.