Kvantinis kompiuteris
Kvantinis kompiuteris - tai kompiuterio sukūrimo modelis. Idėja ta, kad kvantiniai kompiuteriai gali naudoti tam tikrus kvantinės mechanikos reiškinius, pavyzdžiui, superpoziciją ir susietumą, operacijoms su duomenimis atlikti. Pagrindinis kvantinių skaičiavimų principas yra tas, kad kvantinės savybės gali būti naudojamos duomenims atvaizduoti ir operacijoms su jais atlikti. Teorinis modelis yra kvantinė Tiuringo mašina, dar vadinama universaliuoju kvantiniu kompiuteriu.
Kvantinių kompiuterių idėja vis dar labai nauja. Atlikti eksperimentai. Juose su kubitais (kvantiniais bitais) buvo atliktas labai mažas operacijų skaičius. Tiek praktiniai, tiek teoriniai tyrimai tęsiami su susidomėjimu, o daugelis nacionalinių vyriausybių ir karinių finansavimo agentūrų remia kvantinių kompiuterių tyrimus, kad būtų sukurti kvantiniai kompiuteriai civiliniams ir kariniams tikslams, pavyzdžiui, kriptoanalizei.
Šiuolaikiniuose kompiuteriuose, vadinamuosiuose klasikiniuose, informacija saugoma dvejetainiu būdu; kiekvienas bitas yra arba įjungtas, arba išjungtas. Kvantiniuose skaičiavimuose naudojami kubitai, kurie ne tik gali būti įjungti arba išjungti, bet gali būti ir įjungti, ir išjungti (taip apibūdinama superpozicija), kol atliekamas matavimas. Įprastame kompiuteryje duomenų elemento būsena yra tiksliai žinoma, tačiau kvantiniuose skaičiavimuose naudojamos tikimybės. Sukurti tik labai paprasti kvantiniai kompiuteriai, nors išrastos ir didesnės konstrukcijos. Kvantiniam skaičiavimui naudojama ypatinga fizikos rūšis - kvantinė fizika.
Jei pavyks sukurti didelės apimties kvantinius kompiuterius, jie galės spręsti kai kurias problemas daug greičiau nei bet kuris šiandien egzistuojantis kompiuteris (pvz., Šoro algoritmas). Kvantiniai kompiuteriai skiriasi nuo kitų kompiuterių, pavyzdžiui, DNR kompiuterių ir tradicinių kompiuterių, pagrįstų tranzistoriais. Kai kurios kompiuterių architektūros, pavyzdžiui, optiniai kompiuteriai, gali naudoti klasikinę elektromagnetinių bangų superpoziciją. Žmonės mano, kad be kvantinių mechaninių išteklių, tokių kaip susietumas, eksponentinis pranašumas prieš klasikinius kompiuterius neįmanomas. Kvantiniai kompiuteriai negali atlikti funkcijų, kurių teoriškai neįmanoma apskaičiuoti klasikiniais kompiuteriais, kitaip tariant, jie nekeičia Čerčo-Turingo tezės. Tačiau jie galėtų daugelį dalykų atlikti daug greičiau ir efektyviau.
Blocho sfera vaizduoja kubitą - pagrindinę kvantinių kompiuterių sudedamąją dalį.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra kvantinis kompiuteris?
A: Kvantinis kompiuteris - tai kompiuterio sukūrimo modelis, kuris naudoja tam tikras kvantinės mechanikos idėjas, pavyzdžiui, superpoziciją ir susietumą, operacijoms su duomenimis atlikti.
K: Kuo jis skiriasi nuo klasikinių kompiuterių?
A: Klasikiniuose kompiuteriuose informacija saugoma dvejetainiu būdu; kiekvienas bitas yra arba įjungtas, arba išjungtas. Kvantiniuose skaičiavimuose naudojami kubitai, kurie gali būti ir įjungti, ir išjungti, kol atliekamas matavimas. Įprastinio kompiuterio duomenų dalies būsena žinoma tiksliai, tačiau kvantiniai skaičiavimai naudoja tikimybes.
K.: Kokios galimos kvantinių kompiuterių taikymo sritys?
A.: Galimos tokios taikymo sritys: kriptoanalizė (kodų laužymas) ir problemų sprendimas daug greičiau nei bet kuris dabartinis kompiuteris (pvz., Šoro algoritmas).
K.: Ar be kvantinių kompiuterių yra ir kitų tipų kompiuterių?
A: Taip, yra ir kitų tipų kompiuterių, pavyzdžiui, DNR kompiuteriai ir tradiciniai tranzistoriais pagrįsti kompiuteriai. Kai kurios kompiuterių architektūros, pavyzdžiui, optiniai kompiuteriai, taip pat gali naudoti klasikinę elektromagnetinių bangų superpoziciją.
K: Ar Čerčo-Turingo tezė taikoma kvantiniams kompiuteriams?
Atsakymas: Taip, kvantiniai kompiuteriai negali atlikti funkcijų, kurių teoriškai neįmanoma apskaičiuoti klasikiniais kompiuteriais; jie nekeičia Čerčo-Turingo tezės. Tačiau jie galėtų atlikti daugelį dalykų daug greičiau ir efektyviau nei klasikinės mašinos.
Klausimas: Ar jau pavyko sukurti didelės apimties kvantinius kompiuterius?
Atsakymas: Ne, atlikti tik labai paprasti eksperimentai naudojant kubitus (kvantinius bitus), nors išrastos ir didesnės konstrukcijos. Praktiniai ir teoriniai tyrimai tęsiami su susidomėjimu, siekiant sukurti didelio masto kvantinių skaičiavimų galimybes civiliniams ir kariniams tikslams.
