Los principios de las computadoras cuánticas
Las computadoras digitales comunes operan en un sistema binario de ceros y unos, llamados bits. Pero las computadoras cuánticas son mucho más poderosas. Pueden operar con bits cuánticos (qubits) y pueden calcular valores entre 0 y 1. Imagine un átomo colocado en un campo magnético. Gira como una peonza, por lo que su eje de rotación puede apuntar hacia arriba o hacia abajo.
El sentido común nos dice: la rotación de los átomos puede ser hacia arriba o hacia abajo, pero no ambas a la vez. Pero en el extraño mundo de la cuántica, un átomo se describe como la suma de dos estados: un átomo que gira hacia arriba y otro que gira hacia abajo. En el maravilloso mundo de la cuántica, cada objeto se describe mediante la suma de todos sus increíbles estados. ?
Imagínese una cadena de átomos dispuestos en un campo magnético, girando de la misma manera. Si se enfocara un rayo láser sobre esta cadena de átomos, el rayo láser saltaría del grupo de átomos, invirtiendo rápidamente el eje de giro de algunos átomos. Al medir la diferencia entre los rayos láser entrantes y salientes, hemos realizado un "cálculo" cuántico complejo que implica el movimiento rápido de muchos espines.
Desde un punto de vista matemático abstracto, las computadoras cuánticas realizan cálculos con conjuntos como unidad de operación básica, y las computadoras comunes realizan cálculos con elementos como unidad de operación básica (si solo hay un elemento en el conjunto, no hay diferencia entre la computación cuántica y la computación clásica la diferencia). ?
Tome la función y=f(x), x∈A como ejemplo. El parámetro de entrada de la computación cuántica es el dominio de definición A, y el dominio del valor de salida B se obtiene en un solo paso, es decir, B = f (A) el parámetro de entrada del cálculo clásico es x, y se obtiene el valor de salida y; Se necesitan múltiples cálculos para obtener el dominio de valor B, es decir, y=f(x), x∈A, y∈B. ?
Las computadoras cuánticas tienen un problema que resolver, es decir, el rango de valores de salida B solo puede seleccionar aleatoriamente un valor válido y. Aunque los elementos en el conjunto de salida B son mucho menores que los elementos en el conjunto de entrada A al dirigir la salida no deseada al conjunto vacío, aún se requieren múltiples cálculos cuando es necesario eliminar todos los valores válidos.
Información ampliada:
En mayo de 2017, la Academia de Ciencias de China anunció que había creado el primer ordenador cuántico óptico del mundo que superó a los primeros ordenadores clásicos y desarrolló un superconductor de 10 bits. muestra de circuito cuántico. El control de pulso de precisión y las operaciones de entrelazamiento global han logrado con éxito la mayor cantidad de entrelazamientos puros de múltiples cuerpos de qubits superconductores en el mundo y han caracterizado completamente el estado cuántico de diez bits mediante métodos de medición tomográfica.
La velocidad de "muestreo Bose" de este prototipo es al menos 24.000 veces más rápida que todas las máquinas experimentales anteriores de sus homólogos internacionales, y más rápida que la primera computadora de tubo de electrones (ENIAC) y la primera computadora de transistores (TRADIC). ) En la historia de la humanidad, la velocidad de carrera es de 10 a 100 veces más rápida. Aunque todavía es lenta, gradualmente ha entrado en la etapa de valor práctico.
En julio de 2017, investigadores estadounidenses anunciaron la finalización de un simulador de computadora cuántica de 51 qubits [23]. Mikhail Lukin, de la Universidad de Harvard, anunció la noticia en la Conferencia Internacional sobre Tecnologías Cuánticas en Moscú. El simulador cuántico utiliza átomos enfriados por láser y utiliza el láser para mantener los átomos en su lugar.
En junio de 2018, Intel anunció el desarrollo de un nuevo chip cuántico que utiliza qubits de cincuenta nanómetros para la informática y ha sido probado a una temperatura extremadamente baja de -273 grados centígrados.
Referencia: Computadora Cuántica de la Enciclopedia Baidu