«Квантовые вычисления» уже являются одной из самых выдающихся тем 21 века. Его превосходная способность обрабатывать тонны данных за гораздо меньшее время, чем классические компьютеры, является основным отличительным признаком.

Вы когда-нибудь задумывались о возможностях квантовых вычислений, которые могут перевернуть весь мир с ног на голову?

По мощности квантовые компьютеры превосходят все суперкомпьютеры, существующие в мире.

Технологические гиганты, такие как Google, Intel и IBM, участвовали в долгой гонке за разработку наиболее эффективной квантовой машины. Google опубликовал в одной из своих статей, что устройство Google выполнило расчет примерно за 2 часа. 3 минуты, на выполнение которых у суперкомпьютеров уйдут тысячи лет.

Google Bristlecone - это новейший квантовый чип Google, содержащий 72 кубита.

Итак, что такое «кубиты»?

Исходя из основных понятий квантовой механики, слово «квантовая» по существу означает «дискретное количество энергии», а слово «механика». означает «механизм». Квантовая механика является сердцем концепции квантовых вычислений, которая, согласно научным определениям, имеет дело с поведением света и материи на атомном и субатомном уровнях.

Все эти частицы никогда не бывают дробными. Они всегда дискретные Величины. Квантовые вычисления используют этот подход для распутывания различных проблем и вычислений.

Все классические компьютеры используют «биты» для обработки данных. Точно так же квантовые компьютеры используют «кубиты», также известные как «квантовые биты».

Поразительная разница в том, что классические биты - это либо 0, либо 1, «ВКЛ» или «ВЫКЛ», «ВЫСОКИЙ» или «НИЗКИЙ» и так далее. Однако стоимость кубитов также может быть определена между обычными 0 и 1.

Целый диапазон различных значений между двумя обычными состояниями (0 и 1) определяет кубиты. Он может нести значение как 0, так и 1 в один и тот же момент времени. Различные константы используются для определения каждого состояния от 1 до 0 в кубитах.

Основное уравнение | x ›= a | 0› + b | 1 › может представлять случай, когда a и b являются константами.

Это стимулирует фундаментальный принцип «суперпозиции».

Что же такое «суперпозиция»?

Говоря языком непрофессионала, возможность существовать сразу в нескольких позициях называется суперпозицией. Что касается научного подхода, способность кубитов существовать в любом состоянии между 0 и 1, отличным от 0, придает им силу «суперпозиции».

Например, если нам нужно сканировать образец пространства со всеми возможными решениями, тогда классические компьютеры сначала сделают все возможные комбинации, а затем проверит каждое из них на соответствие предоставленным ограничениям, а затем, наконец, придут к выводу. На это могут уйти годы, если расчет достаточно велик. Тем не менее, квантовые компьютеры сканируют все пространство сразу и в кратчайшие сроки предоставляют вам решение.

Эта функциональность квантового компьютера аналогична человеческому глазу.

Например, когда нам нужно наблюдать за разными объектами одновременно и определять, какой из них самый длинный, мы можем напрямую смотреть на объекты и сразу сообщать решение.

Мы всегда должны ограничивать использование количества кубитов в соответствии с требованиями, поскольку чем больше кубитов, тем сложнее. Все квантовые алгоритмы объединяются, образуя сложную суперпозицию.

Связь между классическими битами и кубитами имеет вид 2 ^ n. Это означает, что n-кубиты могут хранить данные, эквивалентные тем, которые хранятся в 2 ^ n классических битах. Расширяя эту концепцию, 300 кубитов могут хранить столько данных, сколько 2 ^ 300 классических битов, что эквивалентно общему количеству атомов, присутствующих в космосе.

Невероятно, не правда ли?

Вы слышали о «квантовой запутанности»?

Это еще один важный фактор, способствующий появлению поверхностных возможностей квантового компьютера. Это означает взаимодействие между любыми двумя объектами. По сути, это означает, что если какое-либо изменение происходит в одном из объектов, оно немедленно отражается и в другом, даже если они находятся на расстоянии световых лет друг от друга.

Теперь перейдем к принципу «квантового туннелирования».

Это относится к удивительной способности квантовых битов преодолевать стены. С научной точки зрения, в отличие от электронов, у которых есть четко определенная ограниченная область, квантовые объекты не имеют ограниченных границ. Они могут исчезнуть на одном конце и снова появиться на другом, как если бы они вошли в невидимый туннель.

Это позволяет им исследовать все пространство сразу. Однако классические объекты могут переключаться между 0 и 1.

Последний из них - «квантовое превосходство».

«Квантовое превосходство» в первую очередь означает, что квантовый компьютер достиг уровня, на котором он может выполнять все задачи, которые классический компьютер не может выполнять.

Все эти основные принципы являются движущей силой работы квантовых компьютеров. Во все эти фундаментальные принципы очень трудно поверить, потому что мы не сталкиваемся с ними в повседневной жизни, в отличие от классических явлений, таких как гравитационное притяжение.

Квантовые компьютеры являются новинкой в ​​мире технологий, и все же они обладают способностями революционизировать то, как мы видим мир. Самым большим препятствием на пути к этой технологии является требование очень низкой температуры. Это всего на несколько милликельвинов выше абсолютного нуля. Почти так же холодно, как и в помещении. Это потому, что полупроводники используются для изготовления этих квантовых компьютеров, чтобы предотвратить электрические потери.

D-Wave - первая в мире компания, продающая квантовые компьютеры. Он продает свой 10-футовый квантовый компьютер примерно за 15 миллионов долларов.
Многие языки программирования, такие как Cirq от Google, Q # от Microsoft и т. Д., Разработаны для разработки обширных схем для квантовых компьютеров с использованием квантовых алгоритмов.

Так же, как и вакуумные трубки в прошлом, квантовые компьютеры сейчас большие и дорогие. Надеемся, что с постепенным развитием они вскоре станут оптимальным выбором для домашнего использования.

Преимущества квантовых вычислений:

1. В тысячи раз быстрее классических компьютеров.

2. Меньшее энергопотребление за счет эффекта квантового туннелирования.

3. Полезно для определения подходящих лекарственных препаратов от различных вирусов и т. Д.

4. Эффективен для обработки большого количества данных.

5. Различные другие технологии, такие как искусственный интеллект, при сотрудничестве с квантовыми вычислениями могут творить чудеса.

Заключение:

1. Квантовые компьютеры - это будущее человечества с превосходной скоростью вычислений.

2. Все квантовые алгоритмы объединяются, образуя сложную суперпозицию.

3. Суперпозиция, квантовое туннелирование и квантовая запутанность - фундаментальные движущие силы квантовых компьютеров.

4. Google, IBM и другие конкурируют за создание наиболее эффективной квантовой машины.

5. Квантовое превосходство - конечная цель квантовых вычислений.

Спасибо за чтение. Хорошего дня.