WTF sunt Qubits? Acele și Zeroele de computere cuantice sunt multe lucruri laolaltă

Qubits devine tot mai multă atenție în aceste zile. S-ar putea să fi auzit de ei și, dacă aveți, probabil știți că au ceva de a face cu calculatoarele. Ceea ce au de-a face cu calculatoarele este confuz, deci, înainte să ne aruncăm cu grijă, să-i facem capul colectiv în jurul ideii de calcul cuantic. În mecanica cuantică, sistemele pot prezenta comportamente foarte ciudate. Printre acestea se numără suprapunerea, când o particulă se află în două locuri simultan, și o încurcătură, când comportamentul unei particule afectează comportamentul altor particule mai îndepărtate. Acestea nu sunt fenomene pe care le observăm în viața noastră de zi cu zi, motiv pentru care nu ne îngrijorăm de câinele care stă în pisică sau de unul dintre ei care intră într-o cămară cu trei state. Modul în care construim calculatoare chiar acum se bazează pe materiale numite tranzistori - semiconductori aka care interacționează și amplifică semnale electronice - și nu pot profita de stările cuantice. Computerele cuantice sunt diferite.

Dar dacă ai construit un calculator asta făcut să tratăți direct fenomenele cuantice, dispozitivele dvs. electronice ar putea face lucruri de necrezut. Aceste tipuri de calculatoare ar putea funcționa la viteze incredibile; treci prin valuri de date în doar câteva secunde. În centrul acestei activități este transformarea naturii datelor. În prezent, datele sunt codificate în cifre binare pe care le numim biți, existente pur și simplu ca fiind una dintre cele două state numai. Dar dacă ați găsit o modalitate de a face biți cuantic - adică există în mai multe stări simultan - ar fi în schimb biți cuantice sau "qubits".

Un qubit funcționează în mod special prin a profita de suprapunere și având capacitatea de a fi nu doar una din cele două stări diferite, ci simultan ambii state. Este ca un comutator de lumină care este pe ambele și (o metaforă apt atunci când considerați că qubitele se bazează pe polarizări particulare ale fotonilor). Este ciudat pentru noi în lumea reală de a gândi, dar în lumea fizicii cuantice, nu este deloc ciudat.

Qubits, de asemenea, prezintă entuziasm cuantic, deoarece acestea pot fi acționate simultan - ajutând în continuare la accelerarea proceselor bazate pe date. Un computer care rulează poate face două lucruri simultan sau, mai mult până la punct, trece printr-un proces cu mai mulți pași odată.

De exemplu, să presupunem că aveți un dispozitiv care trece printr-un adânc de date - cum ar fi numerele de telefon ale tuturor celor din întreaga lume - și organizând și analizând fiecare intrare. Un calculator cuantic bazat pe qubits ar putea realiza o astfel de sarcină mult mai rapid, deoarece datele nu trebuie să fie cernute una câte una. Deoarece datele pot lua mai multe stări, pot fi procesate mult mai rapid.

Calculul quantum în sine este decolorat, dar obtinerea de qubits la locul de muncă a fost un efort mult mai dificil. În ultimul deceniu, au existat o serie de succese măsurabile. În 2013, Google a lansat Lab Quantum Intelligence Lab în colaborare cu NASA și a construit cu succes un calculator cuantic D-Wave cu 512 de biți. Numai în ultima lună, cercetătorii au rezolvat probleme care împiedică dezvoltarea qubitelor optice; și alții au dezvăluit testul de succes al unui lucru numit "qutrit" - care poate exista în două, dar nu Trei diferite state suprapuse.

Va afecta oricare dintre acestea modul în care interfatem cu tehnologia de piață de masă? Este posibil, dar nu există o valoare practică prea mică pentru a șterge cunoștințele - dincolo de înțelegerea ramificațiilor a ceea ce vine în viitorul nu atât de îndepărtat.