WTF Jesu li Kubiti? One i nule kvantnog računanja su mnoge stvari odjednom

Kubiti ovih dana dobivaju sve više pozornosti. Možda ste čuli za njih i, ako imate, vjerojatno to znate nešto raditi s računalima. Što, zapravo, imaju veze s računalima zbunjujuće je, prije nego što uđemo ravno u to, pozabavimo se našom kolektivnom glavom oko ideje kvantnog računanja. U kvantnoj mehanici sustavi mogu pokazivati ​​vrlo osebujna ponašanja. Među njima je superpozicija, kada se čestica nalazi na dva mjesta odjednom i zaplet, kada ponašanje jedne čestice utječe na ponašanje drugih, udaljenijih čestica. To nisu fenomeni koje uočavamo u našim svakodnevnim životima, zbog čega ne brinemo o tome da pas sjedi u mački ili da jedan od njih ulazi u ostava u tri države. Način na koji se računala sada grade temelji se na materijalima koji se nazivaju tranzistori - poluvodiči koji djeluju i pojačavaju elektroničke signale - i ne mogu iskoristiti prednosti kvantnih stanja. Kvantna računala su različita.

Ali ako ste to napravili učinio izravno se bave kvantnim fenomenima, vaši elektronički uređaji mogu raditi nevjerojatne stvari. Takva računala mogla bi raditi na nevjerojatnim brzinama; prosijati podatke kroz nekoliko sekundi. U srži izrade ovog rada transformira se priroda podataka. Trenutno se podaci kodiraju u binarnim znamenkama koje nazivamo bitovima, a postoje samo kao jedno od dva stanja. Ali ako nađete način da napravite kvantne bitove - to jest, postojite u više stanja odjednom - oni će umjesto toga biti kvantni bitovi, ili "kubiti".

Kvbit posebno djeluje iskorištavanjem superpozicije i sposobnošću da bude ne samo jedno od dva različita stanja, nego istovremeno oba Države. To je kao prekidač za svjetlo koji je uključen i off (prikladna metafora kada uzmete u obzir da su kubiti utemeljeni na određenim polarizacijama fotona). To je čudno za nas u stvarnom svijetu razmišljati o tome, ali u svijetu kvantne fizike uopće nije čudno.

Kubiti također pokazuju kvantno uplitanje jer se na njih može djelovati istodobno - što dodatno pomaže ubrzati procese upravljane podacima. Računalo koje radi može raditi dvije stvari odjednom ili, u većoj mjeri, proći kroz proces više koraka odjednom.

Na primjer, recimo da imate uređaj koji prolazi kroz veliku količinu podataka - poput telefonskih brojeva svih u cijelom svijetu - te organizira i analizira svaki unos. Kvantno računalo zasnovano na kubitima moglo bi ostvariti takav zadatak mnogo brže jer podaci ne trebaju biti prosijani jedan po jedan. Budući da podaci mogu imati više stanja, mogu se obraditi mnogo brže.

Kvantno računalstvo je uzletjelo, ali dobivanje qubita za rad bilo je mnogo teži pothvat. U posljednjem desetljeću došlo je do mjerljivog niza uspjeha. Google je 2013. pokrenuo laboratorij za kvantnu umjetnu inteligenciju u suradnji s NASA-om i uspješno izgradio 512-qubit D-Wave kvantni računalo. Samo prošlog mjeseca, istraživači su riješili probleme koji ometaju razvoj optičkih qubita; a drugi su otkrili uspješan test nečega što se naziva "qutrit" - koji može postojati u ne dva, nego tri različitih superponiranih stanja.

Hoće li išta od ovoga ikada utjecati na način na koji se povezujemo s tehnologijom masovnog tržišta? Vjerojatno je, ali postoji mala praktična vrijednost za razumijevanje znanja - osim razumijevanja posljedica onoga što dolazi u ne tako dalekoj budućnosti.