Computação Quântica Explicado

O termo computação quântica fazer você se sentir como se fosse uma daquelas coisas que você não pode entender facilmente? Bem, você não está totalmente enganado. É um assunto sutil e complexa, difícil de explicar e do fato de que é um campo de estudo relativamente novo, talvez, o torna ainda mais incompreensível. Em termos muito simples, a computação quântica tem o potencial para acelerar os cálculos (como se os computadores clássicos não eram suficientemente rápida) a uma extensão inacreditável que conduz a um progresso exponencial na capacidade de processamento. Por que precisamos de velocidade inimaginável e poder de processamento? Em algum momento da vida, temos ou assistiu a um filme ou alguma série de TV de ficção científica, onde os mocinhos precisam invadir uma rede de computadores e parar os bandidos de explodir o mundo ou algum ato tal mal. Agora há uma bomba-relógio de distância para os seus últimos momentos e nossos mocinhos precisam adivinhar a senha e eles precisam adivinhar rápido antes que eles estão explodido! Um computador quântico seria enviado do céu para este cenário. Este é, talvez, uma aplicação absurda para um computador quântico, mas quebrar cifras de jet-velocidade é definitivamente um de seus usos promissores.

Fazendo sentido da palavra "Quantum"

Para ter a computação quântica explicou, é preciso aprofundar um pouco em mecânica quântica. A mecânica quântica é baseada no princípio de que todo objeto é feito de partículas quânticas ou quanta (átomos, elétrons e fótons). Estas partículas, às vezes, se comportam como ondas e às vezes as ondas se comportam como partículas, mas realmente eles não são nem, a menos que alguém o observa. Além disso, o que o observador encontra está bem, uma probabilidade aleatória! Parece bizarro? Bem, pendurar lá. A quanta pode existir em dois estados simultaneamente! Este é o chamado princípio da superposição quântica na teoria que encontra aplicação em computação quântica. Outra contra-intuitivo princípio quântica afirma que existe uma forte correlação entre quanta mesmo quando eles estão separados por grandes distâncias, mesmo se eles estão em extremos opostos do universo! Este é o princípio de emaranhamento. Bem-vindo ao mundo peculiar da mecânica quântica.

Como os computadores quânticos funciona?

Se o parágrafo acima não faz muito sentido, talvez esta uma vontade. Um computador clássico usa bits para codificar a informação, que representa um ou zero, ao passo que um computador quântico utiliza qubits. Assim, com referência ao parágrafo acima, um qubit pode representar um, zero ou uma sobreposição destes ao mesmo tempo, obtendo assim o paralelismo quântico. A partir disso, entendemos que um qubit pode representar informações essencialmente significativamente mais do que um bit em um computador clássico.

A computação quântica começou como uma idéia que, se os princípios da mecânica quântica pode ser representada pela construção de um computador quântico, computação poderia ser revolucionado. Richard Feynman, um Nobel de Física premiado é considerado um dos pioneiros no campo da computação quântica. Ele pensou que a idéia de um computador quântico em 1982. Em 1994, Peter Shor, um cientista com a Bell Labs, desenvolveu um algoritmo que pode ser usado para fatorar números enormes especialmente produtos de fatores primos, usando um computador quântico. No entanto, esta foi mais uma vez uma tentativa teórica como não havia computador quântico real construído para testar o algoritmo.

Primeiros desafios em construir um computador quântico

Embora os computadores quânticos já foram construídas, especialmente nos últimos anos, os pioneiros nesse campo teve alguns desafios reais na tentativa de construí-los. Enquanto vários algoritmos foram escritos para um computador quântico hipotético, os princípios contra-intuitivos em que foi baseado ironicamente colocado o maior desafio na realização de um dispositivo físico real. Mantendo a coerência dos estados quânticos provou ser mais difícil. Quantum paralelismo poderia ser alcançada somente quando os estados quânticos poderia ser preservada / controlados por um determinado período de tempo desejado. Fatores ambientais externos (incluindo o ato de medir um estado quântico, o ruído clássica e quântica ruído, etc) foram conhecidos por causar quântica decoerência e toda a investigação posterior no campo dos computadores quânticos começou a se concentrar em controlar ou remover decoerência por isolar esses fatores externos .

Dispositivos para controle quântico Incoerência

Armadilhas * Ion e armadilhas ópticas: eletrodos alongadas formam um campo eletromagnético para íons armadilha, restringindo a possibilidade de que os átomos de desviar. Dispositivos de armadilha de iões também têm sido fabricados em chips. Armadilhas ópticas aplicar ondas de luz para controlar partículas.

* Qubits supercondutores: Estes permitem electrões fluam com menor resistência a baixas temperaturas.

Qubits * semicondutores e pontos quânticos: Estes possuem tempos muito coerentes.

Já os computadores quânticos foram construídas?

Os computadores quânticos com um qubits poucos (até 10) foram construídos em laboratórios de pesquisa e eles executam alguns cálculos matemáticos básicos. Uma das empresas mais inventivas do mundo, a IBM está investindo em pesquisas de computação quântica porque prevê grande potencial de mercado. Muitas outras sociedades, como também os cientistas da computação acreditam que computadores quânticos, uma vez saltarei de laboratórios de pesquisa em território comercial, que poderia tornar-se mudanças do jogo. Um dispositivo totalmente funcional quântica com milhares de qubits entrelaçados ainda é uma idéia futurista. No entanto, há muita especulação menos nas capacidades dos computadores quânticos. De fato, muitos cientistas concordam em que um dispositivo em escala real poderoso poderia abrir possibilidades que não foram imaginados ou percebida com os modelos de brinquedos atuais, algoritmos de simulação e teorias.

É já no mercado comercial?

Se você pensou que o mundo da computação quântica é bizarro o suficiente, aqui está algo que é nas mesmas linhas. Em maio de 2011, uma empresa canadense chamada D-Wave Systems foi notícia por ter vendido a 128 qubits sistema de computação quântica, chamado "D-Wave One", a uma empresa de segurança global, Lockheed Martin. Enquanto alguns pesquisadores questionaram afirmações da empresa de ter construído um sistema mítico conhecido de existir apenas teoricamente, no entanto, a empresa está a avançar com a construção de ainda mais poderosos computadores quânticos, escalando até milhares de qubits. Lockheed Martin de ser uma empresa de segurança, todos os aspectos de design e aplicações de sua compra estado-da-arte têm sido mantidos em segredo, alimentando ainda mais a especulação.

Usos dos computadores quânticos

Os computadores quânticos foram sempre pensei no contexto de complexos cálculos matemáticos e aspectos tais como aprendizado de máquina e inteligência artificial. A computação quântica promete ter a capacidade de comparar simultaneamente um grande número de variáveis ​​e trabalhar fora um grande número de probabilidades. Estes atributos tornam ideal para aplicação na área seguinte.

* O diagnóstico médico: Neste caso, os sintomas de vários deverão ser comparadas com as características das doenças diversas e os resultados de vários outros testes de diagnóstico.

* Bioinformática / Simulações Biomédicos: O poder de processamento paralelo de computadores quânticos serão úteis na comparação de grandes conjuntos de dados clínicos com ferramentas de estatística e probabilística.

* Robótica: aprendizado de máquina e conceitos de inteligência artificial pode utilizar o poder dos computadores quânticos para alimentar os cérebros de robôs inteligentes.

* Modelagem Climática: Mais uma vez, devido à capacidade de executar o processamento paralelo de uma série de variáveis, os computadores quânticos podem fornecer oi-tech simulações.

* Criptoanálise: Burlar a criptografia de segurança por craqueamento cifras para expor fraquezas nos sistemas de segurança, esta técnica envolve o trabalho com diversas combinações de chaves de segurança, que é um de uso da marca para computadores quânticos.

Enquanto a computação quântica é talvez não vai alterar drasticamente o uso diário de computadores, exceto para a extensão da miniaturização de hardware de processamento, sua aplicação nos campos acima será algo para olhar para frente. Só podemos imaginar como desconcertante o impacto de um salto quântico na tecnologia pode ser....