WTF jsou Qubits? Ones a nuly kvantové výpočetní techniky jsou mnoho věcí najednou

Qubits se stále více a více pozornosti v těchto dnech. Možná jste o nich slyšeli, a pokud máte, pravděpodobně to víte něco co se týče počítačů. Co přesně mají co do činění s počítači, je matoucí, takže před tím, než se potopíme rovně, pojďme si představit kolektivní hlavu o myšlence kvantové práce na počítači. V kvantové mechanice mohou systémy vykazovat velmi zvláštní chování. Mezi nimi je superpozice, kdy částice je na dvou místech najednou a zapletení, kdy chování jedné částice ovlivňuje chování jiných, vzdálenějších částic. Nejsou to fenomény, které si všimneme v každodenním životě, a proto se nebojíme o psa, který sedí v kočce, nebo o jeden z nich, který se dostane do spížů tří států. Způsob, jakým právě stavíme počítače, je založen na materiálech nazývaných tranzistory - aka polovodiče, které jsou v interakci s elektronickými signály a zesilují je - a nemohou využívat kvantové stavy. Kvantové počítače jsou odlišné.

Ale pokud jste postavili počítač, který dělal přímo se zabývají kvantovými jevy, vaše elektronická zařízení by mohla dělat neuvěřitelné věci. Tyto typy počítačů by mohly pracovat při neuvěřitelných rychlostech; v několika vteřinách projděte traverzy dat. Jádrem této práce je transformace povahy dat. V současné době jsou data zakódována v binárních číslech, které nazýváme bity, existující pouze jako jeden ze dvou stavů. Ale pokud jste našli způsob, jak kvantové bity - to znamená existovat ve více státech najednou - místo toho by byly kvantovými bity, neboli „qubity“.

Qubit specificky pracuje tím, že využije superpozice a má schopnost být nejen jedním ze dvou různých stavů, ale zároveň oba států. Je to jako spínač světla a off (apt metafora, když si myslíte, že qubits jsou založeny na konkrétních polarizací fotonů). To je divné, že jsme v reálném světě přemýšlet, ale ve světě kvantové fyziky, to není divné vůbec.

Qubits také vykazují kvantové zapletení, protože se mohou jednat současně - což dále pomáhá urychlit procesy řízené daty. Počítač běžící může dělat dvě věci najednou nebo, více k bodu, běh přes proces několik kroků najednou.

Řekněme například, že máte zařízení, které prochází hlubokým seznamem dat - jako jsou telefonní čísla všech lidí na celém světě - a organizování a analýza každé položky. Kvantový počítač založený na qubitech by mohl takový úkol splnit mnohem rychleji, protože data nemusí být prosazována po jednom. Protože data mohou mít více stavů, může být zpracována mnohem rychleji.

Kvantová práce na počítači je vzlétající, ale dostat qubits do práce bylo mnohem obtížnější úsilí. V posledním desetiletí došlo k měřitelnému množství úspěchů. V roce 2013 spustila společnost Google ve spolupráci s NASA Quantum Artificial Intelligence Lab a úspěšně vybudovala kvantový počítač D-Wave o kapacitě 512 qubit. Výzkumníci již minulý měsíc vyřešili problémy, které brání rozvoji optických qubitů; a jiní odhalili úspěšný test něčeho nazvaného “qutrit” - který může existovat v ne dva, ale tři různých superponovaných stavů.

Ovlivní některý z těchto způsobů způsob, jakým komunikujeme s technologiemi masového trhu? Pravděpodobně, ale je tu jen malá praktická hodnota pro poznání qubitů - kromě pochopení důsledků toho, co přichází v ne tak vzdálené budoucnosti.