383
Складання квантової механіки, ліктів і концепції комп'ютера
Фізіолог Seth Lloyd на дивних квантових механіках, кварталах та комп'ютерних концепціях
квантовий комп'ютер Це пристрій, який зберігає та обробляє інформацію на рівні індивідуальних атомів та елементарних частинок. Квантові обчислення мають два аспекти: перша квантова і друга обчислювальна. «Кантума механіка» звучить трохи дивним, а квантова механіка дійсно незвичайна з наукової точки зору. Але в деяких випадках квантовий аспект легше зрозуміти.
Квантові механіки Фізична теорія, яка пояснює, як поводитися на найменшому та найбільш фундаментальному рівні. Це галузь фізики, яка вивчає, як атоми, фотони (частинки світла), електрони, елементарні частинки поводяться. Якщо ми збираємось будувати комп'ютер на рівні атомів і масштабі елементарних частинок, це неминуче буде працювати відповідно до законів квантової механіки. І ми розглянемо, що дивність квантової механіки, той факт, що квантова механіка є дивним і іллогічним, фактично дозволяє нам робити розрахунки таким чином, що не можливо для ноутбука або iPhone.
Другий аспект квантових обчислень є обчисленням. Що таке комп'ютер? Я можу сказати, що комп'ютер є комп'ютером, коли я бачу його, коли я бачу його, або зробити телефонні дзвінки, або використовувати Google Maps. Але насправді концепція комп'ютера виходить за межі простого питання, чи є у вас Apple або PC, iPhone або Samsung. Це поняття обробки інформації. Що таке комп'ютер?
Цифровий комп'ютер отримує інформацію і розбиває його в найменші можливі шматки, які називаються бітами. Трохи є елементарною відмінністю між двома можливостями: так і ні, правда і помилкова, нульова і одна, або, для цього, конденсатор в комп'ютері заряджається низькою або високою напругою. Це те, як біти фізично зберігаються всередині нормального комп'ютера: низька напруга конденсатора нульова, висока напруга є одним.
Щоб виконати розрахунки, комп'ютер, маючи інформацію, що розбиваються на крихітні шматки, маніпулятори їх, змушує їх взаємодіяти і змінювати їх відповідно до граничних правил. По суті, є поняття універсальних цифрових обчислень, що охоплює найскладніші проблеми, які класичного комп'ютера можуть вирішувати систематично діючими бітами. Таким чином, квантовий комп'ютер є комп'ютером, який займає біти і працює з ними в систематичному режимі, але працює на рівні атомів, елементарних частинок, фотонів (частинки світла), електронів – де закони квантової механіки панують.
Квантова механіка. Складання – науковий термін. Нільс Бор, один з засновників квантової механіки, сказав:
«Аніон, який каже, що вони розуміють квантові механіки, і вони не отримують запаморочення, дійсно не розуміють його. й
По-перше, це ще більш вражаючий в Данії. Але це правда: квантова механіка дивна і лікологічна. Для того, щоб відчути цю дивність, подумайте про те, що називається дуалізмом хвиль. Я знаю, що це звучить нерозривним, хвилеподібним дуалізму. Що це означає? Це означає, що ми думаємо як частинки, такі як атоми або електрони, має хвилю, пов'язана з нею. Аналогічно, що ми думаємо про хвилі, такі як світло або звук, пов'язані частинки. Все це відбувається на рівні мікроскопа. Це означає, що коли ви зберігаєте трохи інформації на квантовому комп'ютері, скажете, на позиції електрона, що електрон також має хвилю, пов'язану з нею.
У класичному комп'ютері трохи зберігається наступним чином: в разі нуль, це низька напруга -- пучок електронів "гере"; блок є високою напругою -- пучок електронів "на ньому". Тепер нехай буде масштабувати, поки ми маємо квантовий біт, який є одним електроном. Так нуль є одним електроном в одному місці, один електрон в іншому. Чудово, уявіть: електрон тут означає нуль, ви перейдете його там - він стає один, ви перемістите його тут - він знову стає нульовим. У вас є два електрони, ви переміщаєте їх назад і вперед, ви змінюєте кілька біт - немає проблеми з зберіганням і обробкою інформації на рівні окремих електронів.
Проблема полягає в тому, що електрон є квантовим механічним об'єктом і, хоча це частинка, вона також має хвилю, пов'язану з ним. Ця хвиля безпосередньо пов'язана з де є електрон. Якщо хвиля електрона повністю перебуває в одному місці, то електрон знаходиться в одному місці, і буде нульовим. Якщо хвиля електрона повністю тут, то тут також знаходиться електрон, і це буде агрегатом.
Але смішна річ про квантові механіки, що хвилі не повинні бути тут або просто там. Ви знаєте, що вони не повинні бути в одному місці. Хвилі розширюються об'єкти, а в деяких випадках вони можуть бути як тут, так і в той же час.
Що це означає, що електрон, як хвиля, там і тут? Це означає, що один електрон одночасно знаходиться в двох місцях. Таким чином, квантовий біт, або квбіт, як це іноді називається, має смішну якість: він може бути як нуль, так і один, тому що електрон знаходиться в двох місцях одночасно. Це просто дивний і контрінтутивний. Не існує класичного образу, який ілюструє це. Наприклад, футбол не може бути тут і там одночасно, навіть якщо метелик на пітчингу іноді може дати таке враження. Так як електрон може бути паралельно двома місцями, квантовим бітом, або квбітом, може бути як нульовий, так і один. Таким чином, ця головна особливість квантової дивності – дуплексно-хвильового дуалізму, загадкового, ілого-важкого до звичайного мислення – означає, що квантові біти можуть мати нульові і одне значення одночасно. Це означає, що квантові комп'ютери мають обчислювальні методи, які неможливо на класичних комп'ютерах.
Ви можете подумати про це таким чином: якщо класичне обчислення є послідовністю зміни декількох разів назад і вперед, ви можете подумати про це як хвиля, єдина хвиля, розширена замітка (aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa Таким чином, кожен з класичних обчислень схожий на одну хвилю, що складається з серії чистої ноти. У квантових обчисленнях, навпаки, хвилі всіх біт можуть мати декілька значень одночасно, тому це симфонія. Я не можу співати симфонію, але ви можете уявити його. І що відбувається у випадку квантових обчислень, що хвилі, що відповідають кожному з обчислень, додають таким чином, що відбувається втручання та гармонія між ними. Завдяки цьому можливості, які відкриваються перед квантовим комп'ютером, незрівнянно більше можливостей класичного комп'ютера.
Так, ми думаємо про те, що має трохи всередині комп'ютера. Якщо у мене є нуль або один, трохи може бути інформація. Зеро і один, що звучить так прозаїка. Я запитаю мій fiancéee або мій подруга, "Нехай ти маррі мене?" І вона надішле мені трохи інформації назад, де нуль немає і це так. Це дуже важливий біт для мене, і, можливо, вона відповідає мені через пошту, що, ймовірно, не найкращий спосіб прийняти пропозицію про шлюб. Для квантового шлюбу вона може надсилати квантову суперпозицію нулю та одного — це означає, що вона відчуває подвійні почуття у квантовому механічному розумінні. Що відбувається, коли я насправді дивитися на її відповідь? Ці квантові біти мають властивість, якщо у вас є трохи з нуль і один, де нуль немає і є так, одночасно, я повинен бачити, чи є електрон тут. Ноп. Чи є? Я. А потім половина часу я отримую відповідь "не" і половину часу я отримую відповідь "так". Так, якщо мій друг дав мені, що відповідь, це буде важливо, щоб зловити монету, щоб вирішити, що відповісти.
У комп'ютері трохи може бути трохи інформації, як нульова або одна, але це також може бути інструкція. Таким чином, нульовий може означати «до цього», і це може означати «до цього». Так, щоб отримати від шлюбу метафори, які я некомфортний, щоб отримати від шлюбу метафори, давайте переключатися до математики. Так нуль може заблокувати комп'ютер, щоб додати 2 + 2. І можна сказати на комп'ютер, "Пут 3 + 1." У звичайному комп'ютері біт може бути як нуль ("збиток 2 + 2"), так і один ("збиток 3 + 1"). Але в квантовому комп'ютері, оскільки квантовий біт може мати значення нуля і одного одночасно, якщо ви надішли його як інструкція до квантового комп'ютера, квантовий комп'ютер буде робити додаток 2 + 2 і додавання 3 + 1 паралельно, в деяких смішних квантових сенсах. Таким чином, ці два різні обчислення, що відбуваються одночасно, такі як два люстри співають або два скрипки, які грають одночасно в симфонії.
В суть квантові обчислення виготовляються за допомогою перешкод між цими різними частинами — це так, коли ми почуємо два звуки, що надходять до нас одночасно, ми не процвітаємо кожного з них окремо, але обидва звуки разом, переважаючи один одному. Якщо ви втратите один, ви ніколи не побачите його знову. І ви можете запитати, чому ми робимо все це, коли у нас є великі класичні комп'ютери? ?
Запропоновано ідею квантових обчислень, зберігання біт на індивідуальних атомах, на початку 1980-х рр. Павло Беніоф Національної лабораторії Аргонне в Каліфорнійському інституті технологій та Девіда Deutsch of Oxford in England.
Перші прототипи квантових комп'ютерів не були побудовані до початку 1990-х років, коли я дізнався, як побудувати найпростішу версію такого комп'ютера. Переможець Нобелівської премії у фізики, отримав Нобелівську премію за створення перших простих квантових комп'ютерів. У 1994 році був реальний стимул, щоб виготовити їх, коли Петро Shore — потім AT&T і зараз в MIT — показав, що якщо ви могли б побудувати квантовий комп'ютер, навіть невеликий, з декількома десятками тисяч квантових біт, він зможе виконати мільйон операцій — час його класичного попередника. Якщо ви можете отримати квантовий комп'ютер, щоб зробити цей симфонічний розрахунок, він може дециферувати всі коди, які ми використовуємо для таємно передачі інформації через Інтернет. І, як ви бачите, після того, як заява, багато людей отримали вуха — не тільки індивіди, але агентства, які хотіли б дізнатися інші секрети і тримати їх, звичайно. Ці агенції і багато людей сказали, "О, це буде дійсно класно будувати квантовий комп'ютер."
Так, в першій половині 1990-х рр., це вся сфера квантових обчислень народилася, і мої колеги і я почав будувати квантові комп'ютери, і кожна людина в світі - не всі, звичайно, але сотні людей по всьому світу - почали будувати їх. У нас є квантові комп'ютери, навіть якщо вони не можуть розділяти великі цифри і тріщини коди, ще можна зробити деякі цікаві речі.
Ми використовуємо квантові комп'ютери в MIT, щоб вивчити фундаментальні фізичні властивості речовини, і навіть спробувати програмувати квантовий комп'ютер, щоб допомогти нам бачити, що відбувався в Всесвіті на своїх ранніх моментах.
Квантові комп'ютери можуть бути використані для вивчення дивних ефектів, які мають імена, такі як «заплутування», де частинки світла знають набагато більше про один одного, ніж вони можуть класичними законами. Ви можете використовувати квантові обчислення та квантові комунікації для передачі конфіденційної інформації, де надійність гарантована законами природи. Навіть якщо ці причини недостатньо для квантових обчислень, є ще одна мотивація: це дуже захоплююче. Я працюю на квантових комп'ютерах для останніх 15 або 20 років, і я мав багато задоволення, як природа працює на Тиньесті і найбільш фундаментальних рівнях. Видання
P.S. І пам'ятайте, що просто змініть наше споживання – разом ми змінюємо світ!
Приєднуйтесь до нас на Facebook, VKontakte, Odnoklassniki
Джерело: postnauka.ru/відео/54343
квантовий комп'ютер Це пристрій, який зберігає та обробляє інформацію на рівні індивідуальних атомів та елементарних частинок. Квантові обчислення мають два аспекти: перша квантова і друга обчислювальна. «Кантума механіка» звучить трохи дивним, а квантова механіка дійсно незвичайна з наукової точки зору. Але в деяких випадках квантовий аспект легше зрозуміти.
Квантові механіки Фізична теорія, яка пояснює, як поводитися на найменшому та найбільш фундаментальному рівні. Це галузь фізики, яка вивчає, як атоми, фотони (частинки світла), електрони, елементарні частинки поводяться. Якщо ми збираємось будувати комп'ютер на рівні атомів і масштабі елементарних частинок, це неминуче буде працювати відповідно до законів квантової механіки. І ми розглянемо, що дивність квантової механіки, той факт, що квантова механіка є дивним і іллогічним, фактично дозволяє нам робити розрахунки таким чином, що не можливо для ноутбука або iPhone.
Другий аспект квантових обчислень є обчисленням. Що таке комп'ютер? Я можу сказати, що комп'ютер є комп'ютером, коли я бачу його, коли я бачу його, або зробити телефонні дзвінки, або використовувати Google Maps. Але насправді концепція комп'ютера виходить за межі простого питання, чи є у вас Apple або PC, iPhone або Samsung. Це поняття обробки інформації. Що таке комп'ютер?
Цифровий комп'ютер отримує інформацію і розбиває його в найменші можливі шматки, які називаються бітами. Трохи є елементарною відмінністю між двома можливостями: так і ні, правда і помилкова, нульова і одна, або, для цього, конденсатор в комп'ютері заряджається низькою або високою напругою. Це те, як біти фізично зберігаються всередині нормального комп'ютера: низька напруга конденсатора нульова, висока напруга є одним.
Щоб виконати розрахунки, комп'ютер, маючи інформацію, що розбиваються на крихітні шматки, маніпулятори їх, змушує їх взаємодіяти і змінювати їх відповідно до граничних правил. По суті, є поняття універсальних цифрових обчислень, що охоплює найскладніші проблеми, які класичного комп'ютера можуть вирішувати систематично діючими бітами. Таким чином, квантовий комп'ютер є комп'ютером, який займає біти і працює з ними в систематичному режимі, але працює на рівні атомів, елементарних частинок, фотонів (частинки світла), електронів – де закони квантової механіки панують.
Квантова механіка. Складання – науковий термін. Нільс Бор, один з засновників квантової механіки, сказав:
«Аніон, який каже, що вони розуміють квантові механіки, і вони не отримують запаморочення, дійсно не розуміють його. й
По-перше, це ще більш вражаючий в Данії. Але це правда: квантова механіка дивна і лікологічна. Для того, щоб відчути цю дивність, подумайте про те, що називається дуалізмом хвиль. Я знаю, що це звучить нерозривним, хвилеподібним дуалізму. Що це означає? Це означає, що ми думаємо як частинки, такі як атоми або електрони, має хвилю, пов'язана з нею. Аналогічно, що ми думаємо про хвилі, такі як світло або звук, пов'язані частинки. Все це відбувається на рівні мікроскопа. Це означає, що коли ви зберігаєте трохи інформації на квантовому комп'ютері, скажете, на позиції електрона, що електрон також має хвилю, пов'язану з нею.
У класичному комп'ютері трохи зберігається наступним чином: в разі нуль, це низька напруга -- пучок електронів "гере"; блок є високою напругою -- пучок електронів "на ньому". Тепер нехай буде масштабувати, поки ми маємо квантовий біт, який є одним електроном. Так нуль є одним електроном в одному місці, один електрон в іншому. Чудово, уявіть: електрон тут означає нуль, ви перейдете його там - він стає один, ви перемістите його тут - він знову стає нульовим. У вас є два електрони, ви переміщаєте їх назад і вперед, ви змінюєте кілька біт - немає проблеми з зберіганням і обробкою інформації на рівні окремих електронів.
Проблема полягає в тому, що електрон є квантовим механічним об'єктом і, хоча це частинка, вона також має хвилю, пов'язану з ним. Ця хвиля безпосередньо пов'язана з де є електрон. Якщо хвиля електрона повністю перебуває в одному місці, то електрон знаходиться в одному місці, і буде нульовим. Якщо хвиля електрона повністю тут, то тут також знаходиться електрон, і це буде агрегатом.
Але смішна річ про квантові механіки, що хвилі не повинні бути тут або просто там. Ви знаєте, що вони не повинні бути в одному місці. Хвилі розширюються об'єкти, а в деяких випадках вони можуть бути як тут, так і в той же час.
Що це означає, що електрон, як хвиля, там і тут? Це означає, що один електрон одночасно знаходиться в двох місцях. Таким чином, квантовий біт, або квбіт, як це іноді називається, має смішну якість: він може бути як нуль, так і один, тому що електрон знаходиться в двох місцях одночасно. Це просто дивний і контрінтутивний. Не існує класичного образу, який ілюструє це. Наприклад, футбол не може бути тут і там одночасно, навіть якщо метелик на пітчингу іноді може дати таке враження. Так як електрон може бути паралельно двома місцями, квантовим бітом, або квбітом, може бути як нульовий, так і один. Таким чином, ця головна особливість квантової дивності – дуплексно-хвильового дуалізму, загадкового, ілого-важкого до звичайного мислення – означає, що квантові біти можуть мати нульові і одне значення одночасно. Це означає, що квантові комп'ютери мають обчислювальні методи, які неможливо на класичних комп'ютерах.
Ви можете подумати про це таким чином: якщо класичне обчислення є послідовністю зміни декількох разів назад і вперед, ви можете подумати про це як хвиля, єдина хвиля, розширена замітка (aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa Таким чином, кожен з класичних обчислень схожий на одну хвилю, що складається з серії чистої ноти. У квантових обчисленнях, навпаки, хвилі всіх біт можуть мати декілька значень одночасно, тому це симфонія. Я не можу співати симфонію, але ви можете уявити його. І що відбувається у випадку квантових обчислень, що хвилі, що відповідають кожному з обчислень, додають таким чином, що відбувається втручання та гармонія між ними. Завдяки цьому можливості, які відкриваються перед квантовим комп'ютером, незрівнянно більше можливостей класичного комп'ютера.
Так, ми думаємо про те, що має трохи всередині комп'ютера. Якщо у мене є нуль або один, трохи може бути інформація. Зеро і один, що звучить так прозаїка. Я запитаю мій fiancéee або мій подруга, "Нехай ти маррі мене?" І вона надішле мені трохи інформації назад, де нуль немає і це так. Це дуже важливий біт для мене, і, можливо, вона відповідає мені через пошту, що, ймовірно, не найкращий спосіб прийняти пропозицію про шлюб. Для квантового шлюбу вона може надсилати квантову суперпозицію нулю та одного — це означає, що вона відчуває подвійні почуття у квантовому механічному розумінні. Що відбувається, коли я насправді дивитися на її відповідь? Ці квантові біти мають властивість, якщо у вас є трохи з нуль і один, де нуль немає і є так, одночасно, я повинен бачити, чи є електрон тут. Ноп. Чи є? Я. А потім половина часу я отримую відповідь "не" і половину часу я отримую відповідь "так". Так, якщо мій друг дав мені, що відповідь, це буде важливо, щоб зловити монету, щоб вирішити, що відповісти.
У комп'ютері трохи може бути трохи інформації, як нульова або одна, але це також може бути інструкція. Таким чином, нульовий може означати «до цього», і це може означати «до цього». Так, щоб отримати від шлюбу метафори, які я некомфортний, щоб отримати від шлюбу метафори, давайте переключатися до математики. Так нуль може заблокувати комп'ютер, щоб додати 2 + 2. І можна сказати на комп'ютер, "Пут 3 + 1." У звичайному комп'ютері біт може бути як нуль ("збиток 2 + 2"), так і один ("збиток 3 + 1"). Але в квантовому комп'ютері, оскільки квантовий біт може мати значення нуля і одного одночасно, якщо ви надішли його як інструкція до квантового комп'ютера, квантовий комп'ютер буде робити додаток 2 + 2 і додавання 3 + 1 паралельно, в деяких смішних квантових сенсах. Таким чином, ці два різні обчислення, що відбуваються одночасно, такі як два люстри співають або два скрипки, які грають одночасно в симфонії.
В суть квантові обчислення виготовляються за допомогою перешкод між цими різними частинами — це так, коли ми почуємо два звуки, що надходять до нас одночасно, ми не процвітаємо кожного з них окремо, але обидва звуки разом, переважаючи один одному. Якщо ви втратите один, ви ніколи не побачите його знову. І ви можете запитати, чому ми робимо все це, коли у нас є великі класичні комп'ютери? ?
Запропоновано ідею квантових обчислень, зберігання біт на індивідуальних атомах, на початку 1980-х рр. Павло Беніоф Національної лабораторії Аргонне в Каліфорнійському інституті технологій та Девіда Deutsch of Oxford in England.
Перші прототипи квантових комп'ютерів не були побудовані до початку 1990-х років, коли я дізнався, як побудувати найпростішу версію такого комп'ютера. Переможець Нобелівської премії у фізики, отримав Нобелівську премію за створення перших простих квантових комп'ютерів. У 1994 році був реальний стимул, щоб виготовити їх, коли Петро Shore — потім AT&T і зараз в MIT — показав, що якщо ви могли б побудувати квантовий комп'ютер, навіть невеликий, з декількома десятками тисяч квантових біт, він зможе виконати мільйон операцій — час його класичного попередника. Якщо ви можете отримати квантовий комп'ютер, щоб зробити цей симфонічний розрахунок, він може дециферувати всі коди, які ми використовуємо для таємно передачі інформації через Інтернет. І, як ви бачите, після того, як заява, багато людей отримали вуха — не тільки індивіди, але агентства, які хотіли б дізнатися інші секрети і тримати їх, звичайно. Ці агенції і багато людей сказали, "О, це буде дійсно класно будувати квантовий комп'ютер."
Так, в першій половині 1990-х рр., це вся сфера квантових обчислень народилася, і мої колеги і я почав будувати квантові комп'ютери, і кожна людина в світі - не всі, звичайно, але сотні людей по всьому світу - почали будувати їх. У нас є квантові комп'ютери, навіть якщо вони не можуть розділяти великі цифри і тріщини коди, ще можна зробити деякі цікаві речі.
Ми використовуємо квантові комп'ютери в MIT, щоб вивчити фундаментальні фізичні властивості речовини, і навіть спробувати програмувати квантовий комп'ютер, щоб допомогти нам бачити, що відбувався в Всесвіті на своїх ранніх моментах.
Квантові комп'ютери можуть бути використані для вивчення дивних ефектів, які мають імена, такі як «заплутування», де частинки світла знають набагато більше про один одного, ніж вони можуть класичними законами. Ви можете використовувати квантові обчислення та квантові комунікації для передачі конфіденційної інформації, де надійність гарантована законами природи. Навіть якщо ці причини недостатньо для квантових обчислень, є ще одна мотивація: це дуже захоплююче. Я працюю на квантових комп'ютерах для останніх 15 або 20 років, і я мав багато задоволення, як природа працює на Тиньесті і найбільш фундаментальних рівнях. Видання
P.S. І пам'ятайте, що просто змініть наше споживання – разом ми змінюємо світ!
Приєднуйтесь до нас на Facebook, VKontakte, Odnoklassniki
Джерело: postnauka.ru/відео/54343
