WTF Ali so Qubits? Obe in ničle kvantnega računanja so hkrati številne stvari

Kubiti se v teh dneh čedalje bolj posveča pozornosti. Morda ste že slišali za njih in, če jih imate, verjetno veste, da je nekaj opraviti z računalniki. Kaj pravzaprav imajo opraviti z računalniki, je to zmedeno, tako da, preden se potopimo naravnost, spravimo kolektivno glavo okoli ideje kvantnega računalništva. V kvantni mehaniki lahko sistemi kažejo zelo nenavadno vedenje. Med njimi je superpozicija, ko je delec na dveh mestih naenkrat in prepletenost, ko obnašanje enega delca vpliva na vedenje drugih, bolj oddaljenih delcev. To niso fenomeni, ki jih opazimo v našem vsakodnevnem življenju, zato se ne skrbi, da bi pes sedel v mački ali eden izmed njih, ki bi v tri države prišel v shrambo. Način, kako prav zdaj gradimo računalnike, temelji na materialih, ki se imenujejo tranzistorji - ti polprevodniki, ki delujejo in povečujejo elektronske signale - in ne morejo izkoristiti kvantnih stanj. Kvantni računalniki so različni.

Ampak, če ste zgradili računalnik, ki je neposredno ukvarjajo s kvantnimi pojavi, lahko vaše elektronske naprave naredijo neverjetne stvari. Te vrste računalnikov lahko delujejo z neverjetno hitrostjo; v nekaj sekundah preletite podatke v zbirkah podatkov. V središču tega dela je preoblikovanje narave podatkov. Trenutno so podatki kodirani v binarnih številkah, ki jih imenujemo bitov, obstoječe preprosto kot eno od dveh držav. Toda, če ste našli način, da naredite bitove kvantne - to pomeni, da obstajajo v več državah hkrati - bi bile namesto tega kvantni bit, ali "qubits".

Qubit posebej deluje tako, da izkorišča superpozicijo in ima sposobnost, da ni samo ena od dveh različnih držav, temveč hkrati oboje držav. To je kot stikalo za luči, ki je oboje vključeno in off (primerna metafora, če pomislimo, da so kubiti zasnovani na določenih polarizacijah fotonov). To je za nas v resničnem svetu čudno, da razmišljamo, vendar v svetu kvantne fizike sploh ni čudno.

Kubiti prav tako kažejo kvantno prepletenost, ker jih je mogoče izvajati istočasno - kar dodatno pripomore k hitrejšim procesom, ki jih poganjajo podatki. Računalnik, ki se izvaja, lahko naredi dve stvari naenkrat ali, bolj na točko, teče skozi postopek več korakov hkrati.

Na primer, recimo, da imate napravo, ki prehaja skozi veliko podatkov - kot so telefonske številke vseh na svetu - ter organizira in analizira vsak vnos. Kvantni računalnik, ki temelji na kubitih, bi lahko to nalogo opravil veliko hitreje, ker podatkov ni treba presejati enega za drugim. Ker lahko podatki prevzamejo več držav, se lahko obdelajo veliko hitreje.

Kvantno računalništvo se odvija, vendar je postajanje kubitov za delo veliko težje delo. V zadnjem desetletju je bilo mogoče izmeriti vrsto uspehov. Leta 2013 je Google v sodelovanju z NASA lansiral laboratorij Quantum Artificial Intelligence in uspešno zgradil 512-kbitni kvantni računalnik D-Wave. V zadnjem mesecu so raziskovalci rešili težave, ki ovirajo razvoj optičnih qubitov; in drugi so razkrili uspešen preizkus nečesa, imenovanega "qutrit" - ki lahko obstaja v ne dveh, ampak tri različnih prekrivajočih se držav.

Ali bo karkoli od tega vplivalo na način, kako se povezujemo s tehnologijo masovnega trga? Verjetno je, toda malo je praktične vrednosti, da bi podelili znanje - poleg razumevanja posledic tega, kar prihaja v ne tako daleč prihodnosti.