Многие люди думают о квантовых компьютерах как о чем-то очень мощном, и они будут работать в сто раз быстрее, чем обычные компьютеры… НЕТ. На самом деле это не так.

Эта статья будет посвящена тому, как работает квантовый компьютер и каковы его реальные преимущества. Поверьте мне, скорость… не его преимущество.

Через что я пройду

Короче говоря, сначала я объясню, как на самом деле работают атомы, потому что это не так просто, как электроны, протоны и нейтроны. Затем я пройдусь по суперпозициям, принципу неопределенности, квантовой запутанности и, наконец, тому, как работают кубиты. Если вы ничего из этого не знаете, не волнуйтесь. Мы рассмотрим это один за другим полностью здесь.

Теперь мне придется иметь некоторые исключения здесь. Поскольку эту статью будут просматривать люди, не разбирающиеся в химии или не интересующиеся сложными частями, я буду чрезмерно упрощать некоторые части и излагать их простым языком, понятным каждому.

Если вы увлекаетесь химией, вы, вероятно, знаете это и можете найти это простым, что привлекает мое внимание. Если вы впервые видите мои посты, моя специальность не химия. Мой контент на Medium и YouTube связан с технологиями и программированием. Так что, если вы считаете, что я ошибся в чем-либо, не стесняйтесь исправлять мне :)

Когда мы могли создать компьютер

Компьютер может быть создан на любой основе, которая имеет 2 выхода и может управляться нами. В настоящее время наиболее эффективным способом является, конечно же, электричество, где заряд рассматривается как биты. (положительные и отрицательные значения равны 1 и 0 соответственно). Имейте это в виду, так как это пригодится позже…

Понимание того, как работают атомы

Это заблуждение. Это то, о чем все лгут в школьном возрасте, чтобы облегчить понимание. Итак, для тех из вас, кто не знает, атом (это крошечная частица, которую мы не можем видеть) состоит из электронов (отрицательный заряд), протонов (положительный заряд), нейтронов (нейтральный заряд). электроны подобны планетам солнечной системы, поскольку они вращаются вокруг протонов и нейтронов, которые действуют как солнце.

У электронов нет определенного положения. На самом деле вы не можете найти точное положение электрона. Это связано с принципом неопределенности, который говорит, что вы не можете одновременно определить импульс и положение электрона. Если вам интересно, что представляют собой изображения, которые приходят в Google, опять же ложные изображения атома. просто чтобы дать представление о том, как атом будет выглядеть людям, которые понятия не имеют об этом.

Глубокое погружение — квантовые числа

Теперь некоторые термины дадут информацию об электронной орбитали. Орбиталь — это в основном область, где можно найти электрон.

  • Принцип квантового числа — дает вам размер орбитальной
  • Азимутальное квантовое число — дает вам форму орбитальной
  • Спиновое квантовое число — Электроны — это вращающиеся частицы. Это определяет направление вращения электрона.
  • Магнитные квантовые числа — Ориентация орбитали.

Мы НЕ будем сосредотачиваться на них всех сейчас, так как они бесполезны для этой статьи. На чем мы сосредоточимся, так это на квантовом числе вращения.

Квантовая суперпозиция и запутанность

Это очень популярный термин, часто используемый в квантовой науке. Это просто означает, что все в квантовом размере может иметь несколько форм, но с разной вероятностью. Поскольку электроны имеют квантовый размер, они обладают этим свойством.

Квантовая запутанность — еще одно свойство, которое мы будем использовать. Это означает, что если вы знаете результат одной из двух связанных квантовых частиц, вы можете легко предсказать результат другой. Для этого используется простая вероятность, и это происходит только в квантовом мире.

Компьютеры

Хорошо… Объединяем все, что мы узнали сейчас. Чтобы создать квантовый компьютер, у вас должна быть система с двумя выходами. Из всех квантовых чисел спиновые квантовые числа дают 2 результата. Отлично… Теперь мы можем использовать это как основу для создания нашего компьютера. Для терминологии мы будем называть электроны кубитами. Они будут использоваться для всех 1 и 0.

Вращение кубита используется как 1 и 0 (вращение вверх или вниз только по часовой стрелке и против часовой стрелки). Это мог бы быть компьютер только в том случае, если бы мы могли идеально им управлять. Не контролируя, что такое 1 и что такое 0, мы не можем управлять самим квантовым компьютером. Вот тут-то и возникает запутанность. Видите ли, измерения одного кубита достаточно, чтобы контролировать и знать все о другом связанном кубите, и все из-за запутанности. Таким образом, используя это, мы можем управлять кубитом в другом уголке вселенной.

Какая польза?

Это потрясающе… Теперь у вас есть базовый компьютерный механизм. Но в чем же все-таки смысл? Почему мы это сделали? Мы могли бы буквально продолжать делать наши собственные обычные компьютеры, верно? Что ж… Вот тут-то и появляется суперпозиция.

Поскольку этот крошечный кубит может поддерживать суперпозицию, он может быть несколькими объектами одновременно. Это может быть 1 и 0 одновременно. Это означает, что если вы храните значение в 10 битах, вы можете хранить ²¹⁰ значений в 10 кубитах. Это может показаться немного, но это может изменить правила игры, но по-другому.

Это не скорость революционных квантовых компьютеров. Это количество вычислений, которые он может решить за раз, так что... да, это также увеличивает скорость. Короче говоря, если вы дадите решить 2+2 обычному компьютеру и квантовому компьютеру, они оба дадут вам ответ одновременно. НО, если вы зададите тысячу таких задач, квантовый компьютер решит их в мгновение ока, поскольку он может решать их одновременно благодаря суперпозиции.

Итак, квантовый компьютер почти так же мощен, как и обычный компьютер, если вы считаете, что ему нужно выполнять такие процессы, как GPU и т. д.

Заключение

Теперь квантовый компьютер НЕ был бы полезен для общих целей. Вы не хотите использовать это для разработки своего веб-сайта или анимации персонажа. Но это очень полезно для очень сложных вычислений, управления очень большими данными, исследований и так далее.

Если вам интересно больше подобного контента, вы пропустили мой канал YouTube «FadinGeek», так что… Посмотрите его. Хорошо, об этом в этом посте, до встречи в следующем.

Ты потрясающий

ФадинГик