Nas últimas décadas, os computadores se desenvolveram muito rapidamente. De fato, na memória de uma geração, eles passaram de um tubo volumoso, ocupando enormes salas em tablets em miniatura. Memória e velocidade aumentaram rapidamente. Mas chegou o momento em que surgiram tarefas que estavam além do poder dos computadores modernos de superpotência.
O que é um computador quântico?
O surgimento de novas tarefas que estão além do controle dos computadores comuns, forçou a procurar novas oportunidades. E, como uma alternativa aos computadores convencionais, o quantum apareceu. Um computador quântico é uma técnica de computador, a base da ação, que é baseada nos elementos da mecânica quântica. As principais disposições da mecânica quântica foram formuladas no início do século passado. Sua aparência permitiu resolver muitos problemas de física que não encontraram solução na física clássica.
Embora a teoria dos quanta já conte com o segundo século, ela ainda permanece compreensível apenas para um círculo restrito de especialistas. Mas há resultados reais da mecânica quântica, com os quais já estamos acostumados - tecnologia a laser, tomografia. E no final do século passado, a teoria da computação quântica foi desenvolvida pelo físico soviético Yu. Manin. Cinco anos depois, David Deutsch revelou a ideia de uma máquina quântica.
Existe um computador quântico?
Mas a incorporação de idéias não foi tão simples. Periodicamente, há relatos de que outro computador quântico foi criado. O desenvolvimento de tal tecnologia de computador é trabalhado por gigantes no campo da tecnologia da informação:
- A D-Wave é uma empresa do Canadá, que foi a primeira a lançar a produção de computadores quânticos operacionais. No entanto, os especialistas estão debatendo se esses computadores são realmente computadores quânticos e quais as vantagens que eles oferecem.
- IBM - criou um computador quântico e o abriu para usuários da Internet para experimentos com algoritmos quânticos. Até 2025, a empresa planeja criar um modelo capaz de resolver problemas já práticos.
- O Google anunciou o lançamento deste ano de um computador capaz de provar a superioridade dos computadores quânticos em computadores convencionais.
- Em maio de 2017, cientistas chineses em Xangai disseram que o computador quântico mais poderoso do mundo foi criado, superando os análogos na freqüência de processamento de sinal em 24 vezes.
- Em julho de 2017, na Conferência de Moscou sobre Quantum Technologies, foi anunciado que um computador quântico de 51 qubits havia sido criado.
Qual é a diferença entre um computador quântico e um computador comum?
A diferença fundamental de um computador quântico na abordagem do processo de cálculo.
- Em um processador convencional, todos os cálculos são baseados em bits que existem em dois estados 1 ou 0. Ou seja, todo o trabalho é reduzido para analisar uma enorme quantidade de dados para conformidade com condições especificadas. O computador quântico é baseado em qubits (bits quânticos). Sua característica é a capacidade de estar no estado 1, 0 e também simultaneamente 1 e 0.
- As capacidades de um computador quântico são significativamente aumentadas, já que não há necessidade de procurar a resposta certa entre o conjunto. Neste caso, a resposta é escolhida das variantes já disponíveis com uma certa probabilidade de correspondência.
O que é um computador quântico?
O princípio de um computador quântico, construído sobre a escolha de uma solução com probabilidade suficiente e a capacidade de encontrar tal solução muitas vezes mais rápido que os computadores modernos, determina o propósito de seu uso. Primeiro de tudo, o surgimento deste tipo de tecnologia de computador preocupa criptógrafos. Isso se deve à capacidade de um computador quântico para calcular facilmente as senhas. Assim, o computador quântico mais poderoso, criado por cientistas russo-americanos, é capaz de obter chaves para sistemas de criptografia existentes.
Há também tarefas aplicadas mais úteis para computadores quânticos, elas estão conectadas com o comportamento de partículas elementares, genética, cuidados de saúde, mercados financeiros, a proteção de redes contra vírus, inteligência artificial e muitos outros que computadores comuns não podem resolver.
Como um computador quântico é organizado?
A construção de um computador quântico é baseada no uso de qubits. Como desempenho físico de qubits atualmente usados:
- anéis de supercondutores com jumpers, com corrente multidirecional;
- átomos individuais, sob a influência de feixes de laser;
- íons;
- fótons;
- variantes do uso de nanocristais de semicondutores estão sendo desenvolvidas.
Computador quântico - o princípio da operação
Se há certeza com um computador clássico no trabalho, então a questão de como funciona um computador quântico é difícil de responder. A descrição do funcionamento de um computador quântico é baseada em duas frases incompreensíveis:
- o princípio da superposição é uma questão de qubits capazes de estar simultaneamente nas posições 1 e 0. Isso permite que vários cálculos sejam realizados simultaneamente, ao invés de escolher opções, o que dá um grande ganho de tempo;
- Emaranhamento quântico é um fenômeno observado por A. Einstein, que é a interconexão de duas partículas. Em palavras simples, se uma das partículas tiver uma helicidade positiva, a segunda instantaneamente terá uma helicidade positiva. Essa relação ocorre independentemente da distância.
Quem inventou o computador quântico?
A base da mecânica quântica foi exposta no início do século passado, como uma hipótese. Seu desenvolvimento está ligado a físicos tão brilhantes como Max Planck, A. Einstein e Paul Dirac. Em 1980, Antonov propôs a ideia da possibilidade de computação quântica. E um ano depois, Richard Feyneman, em teoria, modelou o primeiro computador quântico.
Agora a criação de computadores quânticos no estágio de desenvolvimento e até mesmo difícil imaginar o que um computador quântico pode fazer. Mas é absolutamente claro que dominar essa direção trará muitas novas descobertas em todos os campos da ciência, nos permitirá olhar para o mundo micro e macro, para aprender mais sobre a natureza da mente, a genética.