Si los electrones se comportan de manera impredecible como dice la teoría cuántica, ¿por qué las computadoras no salen mal?

Las computadoras saldrían mal si no se tuviera en cuenta la aleatoriedad de varios tipos. Por ejemplo, a temperatura ambiente, los electrones en un cable tendrán una distribución de energías debido a la energía térmica que los perturba al azar. Los interruptores de semiconductores (ampliamente utilizados en computadoras) tienen un voltaje mínimo en el cual pueden ser operados. El interruptor funciona cuando el voltaje del variador aumenta desde abajo hasta por encima del umbral. (Una ligera simplificación, pero básicamente correcta: puede ser la corriente que tiene el umbral, por ejemplo).

Si intenta operar un conjunto de interruptores electrónicos con una señal de activación “demasiado cerca” del umbral, obtendrá algunos interruptores que se activan debido a variaciones aleatorias en lugar de una señal deliberada. La solución es operar con señales suficientemente por encima de las variaciones aleatorias para que este error ocurra “rara vez” y no sea importante.

Por supuesto, “demasiado cerca” y “raramente suficiente” son valores que dependen de la temperatura, la complejidad del sistema, el costo de un error, el uso de algoritmos de corrección de errores, etc., etc., etc. (Eso es lo que los ingenieros consideran cuando diseñando algo.)

Muchas computadoras personales modernas tienen Unidades Centrales de Procesamiento (CPU) con ventiladores de enfriamiento conectados para mantenerlos “lo suficientemente frescos”. Si este ventilador falla (o se obstruye con pelo de gato, según mi experiencia), su computadora comenzará a cometer errores y eventualmente dejará de funcionar por completo.

Desde la perspectiva cuántica, la pregunta de por qué funcionan las computadoras no es trivial ya que las computadoras en cierto sentido son sistemas incoherentes. Dejando a un lado estos problemas, el efecto de la imprevisibilidad no es tan difícil de manejar.

Ejemplo simple. Los transistores en estado apagado no están realmente apagados. Todavía hay algo de corriente, que es compatible con varios mecanismos físicos. Para un transistor moderno es de alrededor de 2 nA, por lo que para un ciclo tenemos 10 electrones que vale la pena pasar a través del transistor, cuando idealmente no debería haber ninguno. Esto significa que en la electrónica moderna hay un ruido inevitable, que debe tenerse en cuenta al diseñar un circuito. En cierto sentido, no importa si el ruido de la naturaleza cuántica, o debido a la variación de fabricación, o debido a las fluctuaciones térmicas, o debido a los rayos cósmicos, está ahí. Si dicho ruido no se tuviera en cuenta durante el diseño, el rendimiento proyectado de las computadoras sería sorprendente, pero simplemente no funcionarían.

Es la ley de los grandes números, el hecho de que son arbitrariamente insignificantes. De hecho, se comportan aleatoriamente considerando los giros fermiónicos, etc. Pero en un nivel cuántico como se dijo, exactamente, no sabemos en qué se basa el cálculo cuántico. Para la dualidad holográfica y los estados de covarianza de Lorentz, el efecto de interferencia de psi 0,1 es incierto en los eventos cuánticos, por lo que no estamos exactamente seguros.

Los electrones se comportan de manera impredecible en el sentido de que no podemos predecir el 100% de su ubicación dentro del átomo, y su distancia del núcleo, el electrón en un nivel atómico es impredecible, pero cuando hablamos de nivel molecular, podemos suponer cómo reaccionará ( reacción de oxidación es el mejor ejemplo).

Las computadoras y la electrónica en general usan un conductor que transmite electones, la gente en el pasado asumió que el 100% de los electones se transmitirán a través del deseo del conductor se ha demostrado que es falso, no podemos transmitir con absoluta certeza todas las electonas, simplemente podemos controlarlo El comportamiento del electrón hasta cierto punto en grandes cantidades, pero no podemos controlar un determinado electrón con absoluta precisión.

Nota: no soy un experto en física, toda la información que tengo es de la poca investigación que hago.

Estadísticas Un electrón puede hacer muchas cosas diferentes, pero su comportamiento promedio puede describir mil millones de mil millones de electrones.

¿Tienes una computadora que no sale mal? ¿Dónde lo obtuviste?