Calculator cuantic
Un computer cuantic este un model de construcție a unui computer. Ideea este că calculatoarele cuantice pot utiliza anumite fenomene din mecanica cuantică, cum ar fi suprapunerea și încurcarea, pentru a efectua operațiuni asupra datelor. Principiul de bază din spatele calculului cuantic este acela că proprietățile cuantice pot fi folosite pentru a reprezenta date și a efectua operații asupra acestora. Un model teoretic este mașina Turing cuantică, cunoscută și sub numele de calculator cuantic universal.
Ideea de calcul cuantic este încă foarte nouă. Au fost efectuate experimente. În cadrul acestora, un număr foarte mic de operații au fost efectuate pe qubiți (quantum bit). Cercetările practice și teoretice continuă cu interes, iar multe agenții naționale de finanțare guvernamentală și militară sprijină cercetarea în domeniul calculului cuantic pentru a dezvolta calculatoare cuantice atât în scopuri civile, cât și militare, cum ar fi criptanaliza.
Calculatoarele de astăzi, numite calculatoare "clasice", stochează informațiile în binar; fiecare bit este fie activat, fie dezactivat. Calculul cuantic utilizează qubiți, care, pe lângă faptul că pot fi activi sau inactivi, pot fi atât activi, cât și inactivi, ceea ce reprezintă un mod de a descrie superpoziția, până când se efectuează o măsurătoare. Starea unei bucăți de date pe un calculator normal este cunoscută cu certitudine, dar calculul cuantic utilizează probabilități. Au fost construite doar calculatoare cuantice foarte simple, deși au fost inventate modele mai mari. Calculul cuantic utilizează un tip special de fizică, fizica cuantică.
Dacă vor putea fi construite computere cuantice la scară largă, acestea vor putea să rezolve anumite probleme mult mai rapid decât orice alt computer existent în prezent (cum ar fi algoritmul lui Shor). Calculatoarele cuantice sunt diferite de alte calculatoare, cum ar fi calculatoarele cu ADN și calculatoarele tradiționale bazate pe tranzistori. Unele arhitecturi de calcul, cum ar fi computerele optice, pot utiliza suprapunerea clasică a undelor electromagnetice. Fără resurse mecanice cuantice, cum ar fi entanglementul, oamenii cred că un avantaj exponențial față de computerele clasice nu este posibil. Calculatoarele cuantice nu pot îndeplini funcții care nu sunt teoretic calculabile de calculatoarele clasice, cu alte cuvinte, ele nu modifică teza Church-Turing. Cu toate acestea, ele ar fi capabile să facă multe lucruri mult mai rapid și mai eficient.
Sfera Bloch este o reprezentare a unui qubit, componenta fundamentală a computerelor cuantice.
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este un computer cuantic?
R: Un computer cuantic este un model de construcție a unui computer care utilizează anumite idei din mecanica cuantică, cum ar fi superpoziția și încurcarea, pentru a efectua operațiuni asupra datelor.
Î: Prin ce se deosebește de calculatoarele clasice?
R: Calculatoarele clasice stochează informațiile în binar; fiecare bit este fie activat, fie dezactivat. Calculul cuantic utilizează qubiți, care pot fi atât activi, cât și inactivi până când se efectuează o măsurătoare. Starea unui element de date pe un calculator normal este cunoscută cu certitudine, dar calculul cuantic utilizează probabilități.
Î: Care sunt câteva aplicații potențiale pentru calculatoarele cuantice?
R: Printre aplicațiile potențiale se numără criptanaliza (spargerea codurilor) și rezolvarea problemelor mult mai rapid decât orice calculator actual (cum ar fi algoritmul lui Shor).
Î: Există și alte tipuri de calculatoare în afară de calculatoarele cuantice?
R: Da, există și alte tipuri de computere, cum ar fi computerele ADN și computerele tradiționale bazate pe tranzistori. Unele arhitecturi de calcul, cum ar fi computerele optice, pot utiliza, de asemenea, suprapunerea clasică a undelor electromagnetice.
Î: Se aplică teza Church-Turing la calculul cuantic?
R: Da, computerele cuantice nu pot îndeplini funcții care nu sunt teoretic calculabile de computerele clasice; ele nu modifică teza Church-Turing. Cu toate acestea, ele ar fi capabile să facă multe lucruri mult mai rapid și mai eficient decât mașinile clasice.
Î: A fost deja realizat calculul cuantic la scară largă?
R: Nu, au fost realizate doar experimente foarte simple cu ajutorul qubiților (biți cuantici), deși au fost inventate modele mai mari. Cercetările practice și teoretice continuă cu interes pentru a dezvolta capacități de calcul cuantic la scară largă în scopuri civile și militare.
