Siłaniejednoznaczności

Są najdoskonalszymi komputerami równoległymi. Potrafią rozwiązywać niezliczone ilości zadań jednocześnie. Eksperymenty dowodzą, że liczenie za pomocą atomów powoli wychodzi ze sfery science fiction.

Są najdoskonalszymi komputerami równoległymi. Potrafią rozwiązywać niezliczone ilości zadań jednocześnie. Eksperymenty dowodzą, że liczenie za pomocą atomów powoli wychodzi ze sfery science fiction.

Komputer kwantowy przez długi czas był zaledwie ideą w głowach szalonych informatyków. Jego składowymi miały być pojedyncze atomy. Przepowiadano, że szybkość i wydajność takich maszyn będą niewyobrażalne. Za ich pomocą będzie można w rozsądnym czasie złamać każdy szyfr, dostać się do najbardziej strzeżonej bazy danych wojska i policji, dokonać symulacji procesów wymagających olbrzymiej mocy obliczeniowej (m.in. wybuchów jądrowych, symulacji ruchu lotniczego, prognozowania pogody). Jako że świat atomów rządzi się prawami mechaniki kwantowej, komputer zbudowany z tych elementów działałby według reguł szczególnych. Kwanty mogą znajdować się jednocześnie w różnych miejscach, komunikować się ze sobą z szybkością większą od prędkości światła, a także przeskakiwać z jednego miejsca w inne bez stanów pośrednich. Trzeba przyznać, że to zaskakująca podstawa do budowy urządzenia mającego liczyć dokładnie i niezawodnie.

Info
InternetCentrum Badawcze Fizyki Kwantowej: http://www.uibk.ac.at/c/c7/c704/qinet/
Centrum Badawcze IBM-a:
http://www.research.ibm.com/quantuminfo/
Los Alamos National Laboratory:
http:/qso.lanl.gov.qc/
Projekt poświęcony komputerom kwantowym (MIT, IBM oraz Uniwersytety w Stanfordzie i Berkeley):http://feynman.stanford.edu/qcomp/

Literatura

„Molekularne komputery kwantowe” – N. Garshenfeld, I.L. Chuang – Świat Nauki 8/98.

Ideę kwantowej maszyny liczącej sformułował w 1982 roku laureat Nagrody Nobla – Richard Feynman. Mimo że od tej chwili minęło kilkanaście lat, większość naukowców jeszcze do niedawna uważała komputer kwantowy za chimerę. Dopiero w 1995 roku dwa zespoły naukowców z USA zbudowały elementy układu liczącego na bazie mechaniki kwantowej, udowadniając, że rzecz jest możliwa do zrealizowania.

Zwykłe komputery, jak wiadomo, dokonują obliczeń za pomocą bitów. Jeden bit może przyjąć wartość 0 lub 1. Polecenia i dane przekazywane maszynie mają postać łańcuchów bitów. Na nich dokonywane są operacje logiczne i arytmetyczne.

Podobne twory znajdujemy również na płaszczyźnie mechaniki kwantowej. Zrozumienie ich istoty przychodzi najłatwiej, mając w pamięci najprostszy z atomów – atom wodoru. W najbardziej uproszczony sposób zwykło się go przedstawiać jako jądro (cząstkę materii o ładunku dodatnim), wokół którego krąży po orbicie elektron. Z lekcji fizyki wiadomo, że ów elektron może znajdować się w stanie podstawowym lub przeskakiwać na orbity bardziej oddalone od jądra. Stan, w którym elektron znajduje się na wyższym poziomie energetycznym, nosi nazwę wzbudzonego. Każdy ze wspomnianych – stacjonarnych – stanów charakteryzuje stała, właściwa im energia. Ten, którego energia jest najniższa, odpowiada „0”, następny po nim – „1”. Zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej można przenieść elektron na wyższy poziom, dostarczając mu energię równą różnicy energetycznej „stanu pożądanego i aktualnego”. Praktycznie oznacza to naświetlanie go przez pewien określony czas wiązką światła o takiej długości fali, by energia fotonów odpowiadała wartości potrzebnej do „wypchnięcia” elektronu o poziom wyżej. Jeśli jednak czas naświetlania będzie zbyt krótki (użyjemy promienia laserowego o odpowiedniej długości fali i krótszego czasu ekspozycji), elektron zostanie wytrącony ze stanu stacjonarnego i znajdzie się w stanie będącym superpozycją zera i jedynki. Odpowiada to bitowi świata kwantowego, którego przyjęło się nazywać „qubitem”.

0
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.