Безумный механизм квантового компьютера?

(Чтобы углубленно изучить квантовые вычисления, перейдите по ссылке:
— регистрация бесплатная! Первые 200 человек получат скидку 20% на годовую подписку. Курс Brilliant «Квантовые вычисления» — один из лучших онлайн-курсов на сегодняшний день! Приятного чтения! Главы: 0:00 — Квантовые компьютеры 0:55 — Распространённые компоненты компьютеров 2:51 — Что такое транзистор? 3:20 — Что такое кубит? 6:07 — Преимущества суперпозиций 6:40 — Как квантовый компьютер производит вычисления? 7:30 — Квантовые алгоритмы 8:54 — Какие задачи могут решать квантовые компьютеры? 10:32 — Почему квантовые компьютеры сложно построить? 11:50 — Вселенная — гигантский компьютер? Краткое содержание: (Это первая часть или, как минимум, серия из двух частей, посвящённая квантовым вычислениям. Каждое видео будет (Последовательно более подробно.) Классические и квантовые компьютеры имеют много общих компонентов: блок питания, хранилище данных, оперативную память, материнскую плату, но они различаются принципом работы центрального процессора (ЦП). Классический ЦП состоит из транзисторов, которые действуют как переключатель «вкл/выкл». Если он включен, то это похоже на число 1 или «истина». Если он выключен, то это похоже на число 0 или «ложь». Это то, что означает двоичное число. Транзистор представляет собой двоичный бит. Квантовые компьютеры используют не двоичные биты, а квантовые биты или кубиты. Что такое кубит? Это бит в суперпозиции 1 и 0. Что означает суперпозиция? Квантовая теория показывает, что квантовые объекты, такие как электроны, до измерения находятся в нескольких состояниях одновременно. Например, спин электрона, который является измерением его собственного углового момента, при измерении находится либо вверх, либо вниз. В неизмеренном состоянии он находится в обоих состояниях: вверх и вниз. Это то, что называется суперпозицией. Если представить Если рассматривать кубит как сферу, то классический бит может быть 1 или 0 – северным или южным полюсом. Но кубит может находиться в любом месте на поверхности этой сферы в зависимости от суперпозиции. Отдельный кубит может быть любой смесью 1 и 0, поэтому количество возможных значений бесконечно! Таким образом, в то время как классический двоичный бит может принимать только одно из двух значений, суперпозиция позволяет кубиту принимать потенциально бесконечное количество значений. Кубит может быть создан любым квантовым объектом, таким как фотоны, электроны или даже атомы. Это не имеет значения. Он просто должен быть квантовым объектом в состоянии суперпозиции. Кубиты позволяют нам задавать сразу несколько вопросов во время вычислений: «Какой результат, если кубит равен единице? Какой результат, если кубит равен нулю? Какой результат, если он находится между этими двумя?» – таким образом, мы можем вычислить процесс, где бит одновременно равен нулю, единице и всему, что находится между ними. Этот недостаток заключается в том, что результат вычисления также будет находиться в состоянии суперпозиции. Это означает, что квантовые компьютеры Необходимо поддерживать суперпозицию на протяжении всего процесса. И входы, и выходы находятся в суперпозиции. Квантовый компьютер работает БЕЗ каких-либо измерений. Поскольку измерений нет, состояние компьютера эволюционирует согласно квантовой механике. Компьютер следует нескольким вычислительным путям одновременно, аналогично тому, как фотон может следовать несколькими путями в эксперименте с двумя щелями. У него есть лишь определённая вероятность оказаться в определённых местах. Однако в конце необходимо провести измерение, чтобы получить окончательный результат. И этот окончательный результат компьютера всегда классический. Это будет единица или ноль. Как мы узнаем, получим ли мы единицу или ноль? Это контролируется квантовым алгоритмом – умными программами, созданными учёными-программистами, которые используют математические приёмы, чтобы гарантировать максимальную вероятность получения правильного ответа. Как работают квантовые алгоритмы? Они работают, применяя деструктивную интерференцию к неверным результатам и конструктивную интерференцию к верным. Он проводит своего рода интерференционный эксперимент, чтобы найти наиболее вероятный ответ. Итак, почему же квантовый компьютер настолько мощнее классических компьютеров для решения задач? Квантовый компьютер не выполняет обычные задачи быстрее. Он не вычисляет все возможные результаты очень быстро. Он вычисляет все функции для всех входных данных одновременно. Он вычисляет несколько функций одновременно для нескольких возможных входных данных. #квантовыйкомпьютер Почему так сложно создавать квантовые компьютеры? Кубиты должны быть изолированы от внешнего мира. Они не могут взаимодействовать ни с молекулами, ни с фотонами, ни с другими частицами. Это требует экстремального охлаждения, поскольку тепло может изменить или разрушить суперпозицию, взаимодействуя с кубитами. Именно поэтому квантовые компьютеры охлаждают почти до абсолютного нуля, то есть д...