WTF sú Qubits? Ones a nuly kvantovej výpočtovej techniky sú veľa vecí naraz

Qubits sa stále viac a viac pozornosti v týchto dňoch. Možno ste o nich počuli a ak áno, pravdepodobne to viete niečo s počítačmi. Čo presne majú čo do činenia s počítačmi, je mätúce, takže predtým, než sa ponoríme rovno, poďme sa dostať ku kolektívnej hlave myšlienky kvantovej práce na počítači. V kvantovej mechanike môžu systémy vykazovať veľmi zvláštne správanie. Medzi nimi je superpozícia, keď je častica na dvoch miestach naraz a zapletenie, keď správanie jednej častice ovplyvňuje správanie iných, vzdialenejších častíc. Nie sú to fenomény, ktoré by sme si všimli v každodennom živote, preto sa nestaráme o psa, ktorý sedí v mačke, alebo jeden z nich sa dostane do špajzu troch štátov. Spôsob, akým práve staviame počítače, je založený na materiáloch nazývaných tranzistory - aka polovodičoch, ktoré komunikujú s elektronickými signálmi a zosilňujú ich - a nemôžu využívať kvantové stavy. Kvantové počítače sú rôzne.

Ale ak ste postavili počítač, ktorý urobil priamo sa zaoberajú kvantovými javmi, vaše elektronické zariadenia by mohli robiť neuveriteľné veci. Tieto typy počítačov by mohli pracovať pri neuveriteľných rýchlostiach; Preosiať cez traverzy dát v priebehu niekoľkých sekúnd. Jadrom tvorby tejto práce je transformácia charakteru údajov. V súčasnosti sú dáta zakódované v binárnych čísliciach, ktoré nazývame bitmi, existujúcimi len ako jeden z dvoch stavov. Ale ak ste našli spôsob, ako urobiť kvantové bity - to znamená, existujú vo viacerých štátoch naraz - namiesto toho by boli kvantovými bitmi, alebo „qubits“.

Qubit špecificky pracuje tak, že využíva superpozíciu a má schopnosť byť nielen jedným z dvoch rôznych stavov, ale súčasne oba stavy. Je to ako svetelný spínač, ktorý je zapnutý a off (apt metafora, keď si myslíte, že qubits sú založené na konkrétnych polarizácií fotónov).To je pre nás v reálnom svete divné, aby sme premýšľali, ale vo svete kvantovej fyziky to vôbec nie je divné.

Qubits tiež vykazujú kvantové zapletenie, pretože môžu byť riadené súčasne - ďalej pomáhajú urýchliť procesy riadené dátami. Počítač so systémom môže robiť dve veci naraz, alebo viac, naraz, behom procesu niekoľko krokov naraz.

Povedzme, že máte napríklad zariadenie, ktoré prechádza hlbokou skupinou údajov - ako napríklad telefónne čísla všetkých ľudí na celom svete - a organizovanie a analyzovanie každej položky. Kvantový počítač založený na qubitoch by mohol takúto úlohu splniť oveľa rýchlejšie, pretože údaje nemusia byť presúvané jeden po druhom. Vzhľadom k tomu, dáta môžu mať na viac štátov, môže byť spracovaná oveľa rýchlejšie.

Kvantová práca na počítači sa rozbieha, ale dostať qubits do práce bolo oveľa ťažšie. V poslednom desaťročí boli merateľné úspechy. V roku 2013 spustila spoločnosť Google v spolupráci s NASA Quantum Artificial Intelligence Lab a úspešne vybudovala kvantový počítač D-Wave s kapacitou 512 qubit. Práve minulý mesiac výskumníci vyriešili problémy, ktoré bránia rozvoju optických qubitov; a iní odhalili úspešný test niečoho, čo sa nazýva „qutrit“ - ktorý môže existovať v nie dvoch, ale tri rôznych prekrývajúcich sa stavov.

Ovplyvní niektorý z týchto spôsobov spôsob, akým sme prepojení s technológiou masového trhu? Pravdepodobne, ale je tu len málo praktickej hodnoty pre vedomosti qubit - okrem pochopenia následkov toho, čo sa deje v nie tak vzdialenej budúcnosti.