¿Qué es una computadora cuántica?

Gracias por la pregunta A2A, Renata. Una computadora cuántica es una computadora que utiliza las propiedades cuánticas de las partículas cuánticas para calcular. Como no está basado en silicio, las computadoras cuánticas usan qubits en lugar de bits. Qubits son la unidad de información utilizada para calcular en computadoras cuánticas. Dado que utiliza propiedades cuánticas de cualquier partícula cuántica de la que esté hecha la computadora cuántica, por ejemplo, polarización de la luz, giro electrónico, estados de energía de los átomos, cada qubit codifica un estado 1 o 0, como bits de computadora. Pero, a diferencia de los bits ordinarios, un qubit no codifica solo un 1 o un 0, sino un 1 y un 0. Al igual que el gato de Schrödinger, un qubit está tanto en el estado 1 como en el estado 0. Su estado está determinado por una distribución de probabilidad dada por la ecuación de Schrödinger para el sistema cuántico que es el qubit.

Además, dado que los estados cuánticos se enredan en un sistema cuántico, la computadora cuántica usa este hecho para proporcionar todas las combinaciones posibles de estados cuánticos posibles para los qubits. Esto es bastante poderoso para la computación, ya que si tiene N qubits, puede codificar todos los estados [matemáticos] 2 ^ N [/ matemáticos] y la computadora cuántica aplicará su algoritmo simultáneamente a todos los [matemáticos] 2 ^ N [/ matemáticas], entregando la respuesta junto con todos los cálculos posibles a la vez. Y aquí es donde se encuentra el problema con la computadora cuántica, entre otros. ¿Cómo tamizar la respuesta en medio de los otros resultados espurios?

Entonces, la diferencia básica entre una computadora cuántica y una computadora basada en silicio es que la última puede realizar computación paralela para entregar la respuesta a su problema; mientras que el primero calcula todas las combinaciones de entrada posibles a la vez, entregando todas las combinaciones posibles, incluida la respuesta, a la vez. Una computadora cuántica realiza computación de entrada paralela, mientras que una computadora ordinaria realiza procesamiento paralelo a una entrada.

Una última observación que rara vez se menciona cuando se habla de computadoras cuánticas y ordinarias no se trata de sus diferencias, sino de lo que es común a ellas: ambas son máquinas sintácticas, es decir, ambas están completas. Esto significa que, aunque las computadoras cuánticas tienen un poder de computación excelente, no pueden hacer más que una computadora ordinaria. Entonces, la computadora cuántica no podrá entregarnos una verdadera IA, más de lo que lo harán las computadoras de silicio …

La respuesta que sigue es algo vaga, pero debería dar una idea general. Es difícil ser preciso sin profundizar demasiado en la mecánica cuántica.

Una computadora convencional funciona realizando operaciones en bits que pueden estar en dos estados: cero o uno. Una computadora con N bits puede estar en 2 ^ N estados posibles. Sin embargo, según la mecánica cuántica, un objeto puede existir en más de un estado simultáneamente; decimos que dicho objeto está en una superposición de estados. En principio, cualquier objeto puede estar en una superposición de estados, pero controlar y observar este fenómeno puede ser bastante complicado. Si puede hacer un sistema de bits que exista durante un tiempo suficientemente largo en una superposición de sus posibles estados, puede realizar muchos cálculos simultáneamente.

Por ejemplo, considere una operación que toma dos bits como entrada y da dos bits como salida. Hay cuatro estados de entrada y salida, que podemos escribir como | 01>, | 10>, | 00> y | 11>. En una computadora clásica, puede elegir una de ellas como entrada y ver cuál es la salida. En una computadora cuántica, puede ingresar los cuatro estados a la vez, en una superposición, | 01> + | 10> + | 00> + | 11>. (En general, puede ingresar todos los estados 2 ^ N a la vez, con N bits cuánticos). Desafortunadamente, su salida también puede aparecer como una superposición, y medir e interpretar este estado es bastante complicado. Es por eso que diseñar algoritmos para computadoras cuánticas es muy difícil, y solo se han desarrollado unos pocos. Pero para los algoritmos que existen (uno notable para factorizar números grandes), se supone que la aceleración es exponencial, que corresponde aproximadamente a intentar una entrada a la vez en el caso clásico frente a todas las entradas de 2 ^ N al mismo tiempo en el caso cuántico.

“Cuántico” (en la comprensión moderna, significa la unidad discreta más pequeña posible de cualquier propiedad física, como energía o materia ) y “computadora” (Una computadora es un dispositivo electrónico que manipula información o “datos”. Tiene el capacidad de almacenar, recuperar y procesar datos). Por lo tanto, una “computadora cuántica” es una computadora que opera a través de fenómenos mecánicos cuánticos, como la superposición (la capacidad de un sistema cuántico de estar en múltiples estados al mismo tiempo hasta que se mide) y el enredo (el enredo cuántico es un cuanto fenómeno mecánico en el que los estados cuánticos de dos o más objetos tienen que describirse con referencia el uno al otro, a pesar de que los objetos individuales pueden estar separados espacialmente (incluso a una gran distancia el uno del otro)). Una computadora cuántica usaría estos estados de material para propósitos computacionales. También se cree que debido a estos estados, la computación cuántica tendrá la capacidad de computar simultáneamente dentro de universos paralelos.

Además: “Tenemos un físico teórico muy respetado y un pionero de la computación cuántica, junto con el fundador de una de las principales compañías de computadoras cuánticas, D-Wave (cuyos clientes incluyen Google y la NASA), hablando de universos paralelos. Aquí hay una clave que descubrí. No están hablando de universos paralelos como una teoría, sino como algo real que existe “. COMPUTADORAS CUÁNTICOS Y UNIVERSOS PARALELOS – Dave Holt – Medio

Como todos sabemos, la computadora tiene que ver con la velocidad y, a medida que pasa el tiempo, los humanos queremos una computadora más rápida y ligera, pero es muy difícil de lograr. hemos hecho todo lo posible para asegurarnos de que tengamos una computadora con el mayor orden de cálculo predeterminado para entender por qué necesitamos construir una computadora cuántica, primero debe comprender el funcionamiento de una computadora. la computadora es puramente dependiente del transistor y el transistor no es más que un interruptor. así que a medida que aumentemos el número de transistores en nuestros núcleos, la velocidad aumentará automáticamente. pero el problema es que tenemos un tamaño fijo de núcleo, por lo que todo lo que podemos hacer es reducir el tamaño del transistor y es posible que se sorprenda al saber que hemos alcanzado el tamaño de un transistor como 1 nm (nanómetro). Y quizás sepa que el tamaño de un átomo es de 0.5 nm. así que si disminuimos el tamaño del transistor, entonces habrá un término llamado “TÚNELIZACIÓN CUÁNTICA” dentro del transistor. Debido a que el transistor ya no funcionará como un interruptor y los electrones automáticamente comenzarán a ir al otro lado para evitar todos estos problemas, comenzamos a pensar fuera de la caja. Al decir esto quiero decir que el científico comienza a hacer una computadora que utiliza fenómenos de mecánica cuántica, como la superposición y el enredo. pero hay una gran diferencia entre la computadora ordinaria y una COMPUTADORA QUANTUM. Una computadora clásica tiene una memoria compuesta de bits, donde cada bit está representado por uno o por cero. Una computadora cuántica mantiene una secuencia de qubits. Un solo qubit puede representar una superposición cuántica de uno, cero o cualquier estado de esos dos qubit. un par de qubits puede estar en cualquier superposición cuántica de 4 estados, y tres qubits en cualquier superposición de 8 estados. En general, una computadora cuántica con n qubits puede estar en una superposición arbitraria de hasta 2 ^ n estados diferentes simultáneamente (esto se compara con una computadora normal que solo puede estar en uno de estos estados en cualquier momento). Una computadora cuántica opera en sus qubits usando puertas cuánticas. Hay muchas cosas que podemos discutir en este blog, pero restringiremos la discusión solo a esto. quizás tengas la idea general sobre las computadoras cuánticas.

La máquina Turing , desarrollada por Alan Turing en la década de 1930, es un dispositivo teórico que consiste en una cinta de longitud ilimitada que se divide en pequeños cuadrados. Cada cuadrado puede contener un símbolo ( 1 o 0 ) o dejarse en blanco. En una máquina Quantum Turing, la cinta existe en estados cuánticos, al igual que el cabezal de lectura-escritura. La máquina de Turing normal puede realizar un cálculo, una máquina de Turing cuántica puede realizar muchos cálculos a la vez. La superposición de qubits (los bits cuánticos representan átomos, iones, fotones o electrones) es lo que le da a las computadoras cuánticas su paralelismo inherente. Según el físico David Deutsch, este paralelismo permite que una computadora cuántica trabaje en un millón de cálculos a la vez, mientras que su PC de escritorio funciona en uno. Una computadora cuántica de 30 qubits equivaldría a la potencia de procesamiento de una computadora convencional que podría funcionar a 10 teraflops (billones de operaciones de punto flotante por segundo). Las computadoras de escritorio típicas de hoy funcionan a velocidades medidas en gigaflops (miles de millones de operaciones de punto flotante por segundo). Las computadoras cuánticas utilizan un aspecto de la mecánica cuántica conocida como enredo Para hacer una computadora cuántica práctica, los científicos tienen que idear formas de hacer mediciones indirectamente para preservar la integridad del sistema. El enredo proporciona una respuesta potencial. En física cuántica, si uno aplica una fuerza externa a dos átomos, puede hacer que se enreden, y el segundo átomo puede asumir las propiedades de los primeros átomos. Si se deja solo, un átomo girará en todas las direcciones. En el instante en que se altera, elige un giro o un valor; y al mismo tiempo, el segundo átomo enredado elegirá un opuesto, espín o valor. Esto permite a los científicos conocer el valor de los qubits sin mirarlos realmente. Los científicos informáticos avanzaron en el campo de la computación cuántica mediante el uso de dispositivos de control para controlar partículas microscópicas que actúan como qubits. Algunas de ellas son trampas de iones ( use un campo óptico o magnético o ambos ), trampas ópticas ( use ondas de luz ), puntos cuánticos ( material semiconductor utilizado para manipular y controlar electrones ), impurezas semiconductoras ( contienen electrones mediante el uso de átomos no deseados encontrados en dispositivos semiconductores). ), Circuitos superconductores (los electrones fluyen casi sin resistencia a baja temperatura ). Se han realizado varios avances clave en la computación cuántica en los últimos años. Algunos de estos son: 1.Los investigadores de Alamos y MIT lograron difundir un solo qubit a través de tres espines nucleares en cada molécula de un líquido de una solución de moléculas de analina o tricloroetileno. (1998) 2. En el Laboratorio Nacional de Los Alamos desarrolló un Computadora cuántica de 7 qubits con una sola gota de líquido. La computadora cuántica utiliza la resonancia magnética nuclear (RMN) para manipular partículas en los núcleos atómicos del ácido transcrotónico (fluido de moléculas de seis átomos de hidrógeno y cuatro de carbono). (2000) 3 . IBM y la Universidad de Stanford demostraron el algoritmo de Shor (método para encontrar factores primos de números) en una computadora cuántica. Usaron una computadora de 7 qubits para encontrar los factores de 15. La computadora dedujo correctamente 3 y 5 como factores primos. (2001) 4. El instituto de óptica cuántica e información cuántica de la universidad de Innsbruck anunció que los científicos crearon el primer qubyte (8 qubits) , utilizando iones de trampa. (2005) 5. Los científicos de Waterloo y Massachusetts idearon métodos para el control cuántico en un sistema de 12 qubits . (2006) 6. La empresa canadiense D-wave demostró una computadora cuántica de 16 qubits . La computadora resolvió un rompecabezas de sudoku y otros problemas de coincidencia de patrones. (2007) Las computadoras cuánticas deben tener varias docenas de bits para resolver problemas del mundo real, pero si se pueden construir computadoras cuánticas funcionales, serán valiosas para factorizar grandes números y, por lo tanto, extremadamente útiles para decodificar y codificar información secreta. Las computadoras cuánticas también se pueden usar para buscar grandes bases de datos, estudiar mecánica cuántica o incluso diseñar computadoras cuánticas.

¿Qué son las computadoras cuánticas y por qué son importantes?

Las computadoras clásicas, las que usamos en nuestros hogares y oficinas, usan unidades de memoria, casi tan pequeñas como un átomo, llamadas transistores. Utilizan secuencias de bits (valores de 0 y 1) para interpretar y comprender la información que ingresamos y tomar decisiones sobre la base.

Pero aunque las computadoras clásicas han revolucionado el mundo, en el fondo siguen siendo simples calculadoras con capacidad y velocidad de procesamiento limitadas.

Se limitan a hacer una tarea a la vez, lo que significa que cuanto más compleja sea una tarea, más tiempo llevará

Además, según la Asociación de la Industria de Semiconductores, es probable que nos quedemos sin recursos energéticos para alimentar el creciente número de computadoras en todo el mundo para 2040.

Las computadoras cuánticas, por otro lado, son máquinas energéticamente eficientes con la capacidad de procesar y resolver cálculos significativamente más complejos mucho más rápido que las computadoras clásicas.

En lugar de depender de bits para almacenar e interpretar datos, la computación cuántica utiliza partículas subatómicas, ya que pueden existir en múltiples estados al mismo tiempo.

Mientras que un bit clásico es 0 o 1, la computación cuántica utiliza bits cuánticos, también llamados ‘qubits’, que pueden almacenar significativamente más datos que 1 y 0, ya que pueden existir en cualquier superposición de estos valores.

[1]

Notas al pie

[1] Una introducción a la computación cuántica

El primer ministro canadiense, Justin Trudeau, recibió algunos elogios por articular una descripción mínima de la computación cuántica:

Todos deberían poder explicar la computación cuántica como Justin Trudeau

Los bits tradicionales son binarios, los qubits pueden ser tanto 1/0 al mismo tiempo o similares. Las cuentas de prensa más populares tienen una versión de esta declaración. Aquí hay algunos que dejó fuera:

Las computadoras cuánticas (QC) son probabilísticas. Las mediciones dan soluciones con un algoritmo de intervalo de confianza específico. Cada medición colapsa la superposición de todo el sistema, por lo que los cálculos deben repetirse hasta lograr una certeza probable satisfactoria. Algunos algoritmos cuánticos están diseñados para que en la posible superposición de respuestas, las respuestas incorrectas interfieran entre sí y la solución se refuerce (por ejemplo, la búsqueda de Grovers). Otros algoritmos se basan en una transformación cuántica de Fourier (por ejemplo, factorización de Shors), caminata aleatoria cuántica.

http://en.wikipedia.org/wiki/Qua …

Los algoritmos cuánticos útiles son aquellos que dan velocidad frente a las computadoras clásicas. En el espacio de complejidad computacional, estos amplían el espacio P (espacio polinómico) a BQP (polinomio cuántico acotado).

La carrera de la computadora cuántica es tanto para construir una arquitectura de qubit robusta / escalable / de bajo error como para diseñar algoritmos novedosos.

Zoológico de Algoritmo Cuántico

Computadoras cuánticas

La computadora cuántica es una de las computadoras más fuertes que hace que la actividad de procesar información y datos en un todo sea una etapa completamente nueva y diferente con una gran velocidad y un enfoque avanzado.

Una computadora cuántica está hecha con el mecanismo y los métodos de la tecnología cuántica, esa es la razón por la que ha sido nombrada como computadoras cuánticas.

En el futuro, se espera que las computadoras cuánticas sean capaces de descubrimiento de materiales y drogas, la optimización de sistemas complejos hechos por el hombre y la inteligencia artificial.

Cómo funcionan las computadoras cuánticas

Estas computadoras básicamente trabajan en los métodos y pautas de la mecánica cuántica, por ejemplo, entrelazamiento y superposición, que es muy similar a las computadoras clásicas como el patrón que nuestras computadoras clásicas trabajan en bits.

La computadora cuántica funciona en qubits. Sin embargo, 1 qubits necesitan 2 bits clásicos. 2 qubits necesitan 4 bits y, de manera similar, N Qubits necesitan 2ᴺ bits. Lo que lleva a la necesidad de un menor número de qubits que los bits clásicos para un problema particular.

Lea más sobre las computadoras cuánticas: la nueva era de la computación cuántica

Hola, la computación cuántica estudia sistemas de computación teóricos (computadoras cuánticas) que hacen uso directo de fenómenos mecánicos cuánticos, como la superposición y el enredo, para realizar operaciones en los datos. Las computadoras cuánticas son diferentes de las computadoras electrónicas digitales binarias basadas en transistores. Mientras que la computación digital común requiere que los datos se codifiquen en dígitos binarios (bits), cada uno de los cuales siempre se encuentra en uno de los dos estados definidos (0 o 1), la computación cuántica utiliza bits cuánticos (qubits), que pueden estar en superposiciones de estados . Una máquina cuántica de Turing es un modelo teórico de tal computadora, y también se conoce como la computadora cuántica universal. Las computadoras cuánticas comparten similitudes teóricas con las computadoras no deterministas y probabilísticas. El campo de la computación cuántica fue iniciado por el trabajo de Paul Benioff [2] y Yuri Manin en 1980, [3] Richard Feynman en 1982 y David Deutsch en 1985. También se formuló una computadora cuántica con giros como bits cuánticos para su uso como Un espacio-tiempo cuántico en 1968.

A partir de 2016, el desarrollo de las computadoras cuánticas reales aún está en pañales, pero se han llevado a cabo experimentos en los que se ejecutaron operaciones computacionales cuánticas en un número muy pequeño de bits cuánticos. La investigación práctica y teórica continúa, y muchos gobiernos nacionales y agencias militares están financiando la investigación de computación cuántica en un esfuerzo por desarrollar computadoras cuánticas para fines civiles, comerciales, comerciales, ambientales y de seguridad nacional, como el criptoanálisis.

Las computadoras cuánticas a gran escala teóricamente podrían resolver ciertos problemas mucho más rápidamente que cualquier computadora clásica que use incluso los mejores algoritmos conocidos actualmente, como la factorización de enteros usando el algoritmo de Shor o la simulación de sistemas cuánticos de muchos cuerpos. Existen algoritmos cuánticos, como el algoritmo de Simon, que se ejecutan más rápido que cualquier algoritmo clásico probabilístico posible. Dados los recursos computacionales suficientes, en teoría se podría hacer una computadora clásica para simular cualquier algoritmo cuántico, ya que la computación cuántica no viola la tesis de Church-Turing. [10] Por otro lado, las computadoras cuánticas pueden resolver problemas de manera eficiente que ninguna computadora clásica podría resolver dentro de un tiempo razonable.

Más información: computación cuántica

Espero que ayude

Una computadora cuántica es un dispositivo que utiliza los principios de la mecánica cuántica para realizar tareas de procesamiento de información. La computadora clásica se basa en la idea de una máquina de Turing que es conceptualmente una cinta infinitamente larga dividida en segmentos que contienen una representación de uno de dos estados distinguibles, tradicionalmente llamados 0 y 1. Un dispositivo capaz de leer esos segmentos puede realizar cualquier tarea computacional ya que todas las instrucciones están codificadas en esos bits.

Una computadora cuántica es algo similar, excepto por el hecho de que los segmentos no solo pueden contener dos estados diferentes sino cualquier superposición de ellos. Estas entidades abstractas se llaman qubits. La superposición da un inmenso paralelismo a la computación, y si sigues las muchas interpretaciones mundiales de la mecánica cuántica, las diferentes computaciones en realidad están sucediendo en diferentes universos. La limitación práctica de construir computadoras cuánticas radica en su inmensa sensibilidad al ruido. Un qubit único cuando se somete a cualquier ruido macroscópico externo pierde inmediatamente su estado superpuesto y se descodifica en uno de los dos estados básicos. Por lo tanto, se deben desarrollar formas indirectas ingeniosas de medir el estado del qubit para que haya cierta tolerancia al ruido realista y para eso se explote otra característica importante de la mecánica cuántica: el enredo. El entrelazamiento es un fenómeno de correlación no local (y aleatoria) de propiedades entre partículas separadas espacialmente. Las computadoras cuánticas también brindan la posibilidad de resolver eficientemente problemas computacionales de clases de mayor complejidad para las cuales no hay soluciones eficientes disponibles en las computadoras clásicas, que es la causa principal de la emoción que impulsa este campo.

Algunas de las características básicas de las computadoras cuánticas son …

• El bloque de construcción fundamental es Qubit (Bit cuántico), que utiliza la superposición de 0 y 1, no solo 0 y 1, por lo que mantener la secuencia y la piratería también será difícil.
• Se basan en la fotónica (física cuántica), en lugar de la electrónica digital clásica.
• Los fotones sin masa y los haces de luz son capaces de mejorar la velocidad en comparación con las computadoras electrónicas digitales basadas en electrones.
• Pueden mejorar enormemente la Inteligencia Artificial .
• Están obligados a ayudar mucho en el aprendizaje profundo.
• Incluso pueden hacer uso de la nanotecnología , por lo que puede haber una gran reducción de tamaño.
• Pueden ser aún más amigables con el medio ambiente debido al uso de fotones .

Espero que esto ayude a conocer una breve idea sobre las computadoras cuánticas.

Una computadora cuántica es un dispositivo de computación que hace uso directo de fenómenos de mecánica cuántica, como la superposición y el enredo, para realizar operaciones en los datos. Las computadoras digitales requieren que los datos se codifiquen en dígitos binarios, cada uno de los cuales siempre se encuentra en uno de los dos estados definidos (0 o 1), la computación cuántica utiliza qubits (bits cuánticos), que pueden estar en superposiciones de estados. IEEE se negó a escribir sobre ellos, pero ahora las computadoras cuánticas hicieron su existencia. Las computadoras cuánticas pueden usarse ampliamente en defensa para el criptoanálisis. La existencia de estas computadoras Quantum que podrían implementar el algoritmo de Shor seguramente representará una amenaza para esquemas de clave pública fuertes como RSA.

Propuesto por primera vez en la década de 1970, la computación cuántica se basa en la física cuántica al aprovechar ciertas propiedades de la física cuántica de los átomos o núcleos que les permiten trabajar juntos como bits cuánticos, o qubits para ser el procesador y la memoria de la computadora. Al interactuar entre sí mientras están aislados del entorno externo, los qubits pueden realizar ciertos cálculos exponencialmente más rápido que las computadoras convencionales.

Una computadora cuántica puede hacer un cálculo clásico reversible arbitrario en todos los números simultáneamente, lo que un sistema binario no puede hacer, y también tiene cierta capacidad de producir interferencia entre varios números diferentes. Al hacer un cálculo en muchos números diferentes a la vez, y luego interferir los resultados para obtener una sola respuesta, una computadora cuántica tiene el potencial de ser mucho más poderosa que una computadora clásica del mismo tamaño. Al usar solo una sola unidad de procesamiento, una computadora cuántica puede realizar innumerables operaciones en paralelo.

En la computadora de hoy, el bloque de construcción es “bit”. Un bit puede tomar los valores 0 o 1. Alternativamente, para representar los valores 0 y 1, requerimos 1 bit. De manera similar para representar 4 valores – 00,01,10,11 requerimos 2 bits. Por lo tanto, se puede ver que para representar 2 ^ n valores, se requieren n bits.

En una computadora cuántica, un bit cuántico o qubit puede estar en estado 0 y 1 al mismo tiempo. Esto se llama superposición (estoy excluyendo las matemáticas, ya que usted lo dijo. Sin embargo, se trata simplemente de que un estado cuántico es una solución de la ecuación de Schrodinger que es lineal. Entonces, si 0 es una solución y 1 es una solución, también lo es su combinación lineal). Para la computadora cuántica, denotamos el estado usando esta notación divertida, llamada notación ket | 0> y | 1>. Entonces, un estado cuántico general es su superposición a | 0> + b | 1>. Por lo tanto, para representar este estado, se requieren 0 y 1.

Entonces, para obtener conocimiento de un solo bit cuántico, necesitamos conocer a y b, es decir, 2 números. O, alternativamente, conocer tanto 0 como 1 significa 2 bits (no tome esto literalmente, tómelo en sentido figurado. 2 bits no son realmente correctos debido al postulado de medición). Un solo bit cuántico lleva esta información de 2 bits. Por lo tanto, para representar 2 bits cuánticos en una superposición como antes: a | 00> + b | 01> + c | 10> + d | 11>, se requieren 4 números, en lugar de 2 para el caso clásico.

Por lo tanto, para representar n bits cuánticos, se requieren 2 ^ n números. Ahora hay una restricción sobre los valores. Cuando se mide un bit cuántico, colapsa a | 0> con probabilidad | a | ^ 2 O a | 1> con probabilidad | b | ^ 2. Por lo tanto, | a | ^ 2 + | b | ^ 2 = 1, ya que la probabilidad total es 1. Entonces, para n qubits, si se conocen los valores 2 ^ (n-1), el último se determina ya que su suma es 1. Entonces, n bits cuánticos contienen información 2 ^ n.

La cantidad de información es la potencia informática. Entonces, cuando se usan n bits clásicos, tenemos una potencia de cálculo n, al usar n bits cuánticos, la potencia de cálculo es 2 ^ n. Este es el principio básico de funcionamiento de las computadoras cuánticas. Explotar esta superposición, es una tremenda potencia informática que las computadoras clásicas no pueden ofrecer.

Una nota final. 500 bits son una cosa muy mínima en las computadoras de hoy. Pero piense en una computadora de 500 bits cuánticos: la potencia informática es de 2 ^ 500. Este número es mayor que la edad del universo, mayor que el número de partículas en el universo y es mayor que su producto. ¿Te sientes interesado ahora? 😀 😀

Al pasar de computadoras del tamaño de una habitación a computadoras inyectadas en la piel, hemos alcanzado un nivel de ingeniería donde las extrañas reglas de la mecánica cuántica tienden a impedir. Una computadora normal se ejecuta en bits, 0 y 1. Una computadora cuántica se ejecuta en qubits, y utiliza los principios de superposición y entrelazamiento cuántico para operar. La computación cuántica es un campo en desarrollo, y su rendimiento, cuando se trata de calcular una gran cantidad de datos, es inexplicable. Es una rama en expansión, y es muy fascinante para los físicos y los informáticos.

Una computadora cuántica es un modelo de cómo construir una computadora. La idea es que las computadoras cuánticas pueden usar ciertos fenómenos de la mecánica cuántica, como la superposición y el enredo, para realizar operaciones en los datos. El principio básico detrás del cálculo cuántico es que las propiedades cuánticas se pueden usar para representar datos y realizar operaciones en ellos.

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La idea de la computación cuántica todavía es muy nueva. Se han realizado experimentos. En estos, se realizó un número muy pequeño de operaciones en qubits (bit cuántico). La investigación práctica y teórica continúa con interés, y muchas agencias de financiamiento del gobierno nacional y militar apoyan la investigación de computación cuántica para desarrollar computadoras cuánticas para fines civiles y militares, como el criptoanálisis.

El espacio de información de una computadora clásica de n bits tiene n dimensiones (cada bit puede ser 0 o 1 independientemente de los otros bits) y, por lo tanto, exactamente 2 ^ n estados. El espacio de información de una computadora cuántica n-qubit tiene 2 ^ n dimensiones (cada qubit puede tener un punto de valor en un espacio vectorial bidimensional sobre los números complejos) y, por lo tanto, potencialmente un número mucho mayor de estados.

Esta ventaja aparente se ve compensada en gran medida por las transiciones de estado que se limitan a ciertos tipos de rotaciones en el espacio de información, con el resultado de que ciertas tareas como factorizar factores enteros pueden ser realizadas por una computadora cuántica en tiempo polinómico (los mejores métodos clásicos conocidos por la fecha toma tiempo exponencial), pero muchas otras tareas que una computadora totalmente paralela podría calcular en tiempo polinomial no son tan computables para una computadora cuántica.

El hecho de que se puedan construir computadoras cuánticas depende de que la mecánica cuántica se comporte para objetos grandes, del orden de cien átomos o más, lo mismo que para los pequeños. Hasta la fecha, no hay evidencia experimental de esto, incluso para una docena de átomos, por lo que una computadora cuántica en funcionamiento constituiría un avance importante en nuestra comprensión de la aplicabilidad total de la mecánica cuántica a grandes estructuras atómicas, como un fragmento de ADN que consiste en una docena de pares de bases. . Por el contrario, un experimento que demuestra que la mecánica cuántica se descompone a esa escala arrojaría dudas sobre la viabilidad de la computación cuántica.

Las computadoras Qunatum trabajan sobre los fenómenos de los principios de la mecánica cuántica. como el enredo cuántico y la superposición . Así como una computadora clásica trabaja en bits , una computadora cuántica funciona en base a Qubits.

Un solo qubit necesita 2 bits clásicos, 2 qubits necesitan 4 bits y, de forma similar, N Qubits necesitan 2ᴺ bits . Por lo tanto, necesitamos menos número de qubits que bits clásicos para un problema particular.

El desarrollo de las computadoras cuánticas aún está en pañales. Esto se debe a generar cuánticos enredados Estados, no debe haber perturbaciones externas en las partículas que se utilizan como qubits, como fotones, protones, electrones, etc., lo cual es extremadamente difícil.

Además, las computadoras cuánticas no son un reemplazo para las computadoras clásicas. Los estados cuánticos son solo probabilidades de los estados de las partículas, y cuando tratamos de medir el estado de los N qubits , se establecerían en estados clásicos (que pueden representarse utilizando solo N bits clásicos). Solo los problemas que necesitan un número exponencial de operaciones pueden resolverse más rápido que con las computadoras clásicas.

¿Cómo lo sacas?

Toda mi vida laboral -55 años en informática- siempre ha existido la mítica y maravillosa máquina Giant Electronic Intelligence, una “Supercomputadora” capaz de hacer cosas tan grandiosas, resolver los problemas del mundo, más inteligentes que cualquier ser humano, tan cegadora que no uno realmente entiende cómo funciona …

Con el paso de los años, el mito se trasladó de una máquina a otra, siempre a la próxima supercomputadora, la que está por venir, pero aún no está ahí …

Hay un gran mercado para tales máquinas … las personas, las corporaciones, las universidades y el gobierno pagarán mucho dinero … es un símbolo de estatus, realiza investigaciones y otorga dinero, otorga a una organización los derechos de fanfarronear … El capitalista de riesgo se entusiasma mucho con las cosas nuevas que no realmente entiendo … y llevado a los limpiadores también … Lo he visto.

Siempre habrá una máquina maravillosa mítica, capaz de saltar edificios altos de una sola vez, más poderosa que una locomotora, más rápida que una bala a toda velocidad … que nadie realmente entiende … y todos quieren creer.

Necesito estar convencido … entender una computadora cuántica debería ser fácil para mí … Conozco muy bien las computadoras … exactamente cómo funcionan … del software del sistema, el microcódigo, el código pico, los bits, los bytes, las tuberías, el escalador. vector, datos múltiples de instrucción única, procesamiento en paralelo, permutaciones, combinaciones, códigos, detección / corrección de errores, recuperación, compuertas, hasta la señalización electrónica entre los elementos del circuito de la familia lógica y todos sus modos de falla … ámbitos, analizadores lógicos, trazadores de curvas … Todo el sistema informático, no solo una parte de él.

Tengo una comprensión básica de la física cuántica, enredos, superposición, ..

No he escuchado ni leído nada que satisfaga mi necesidad de saber cómo funciona una “computadora cuántica” … aún mirando, todavía esperando.

alguien me convenza … por favor …

Me encantaría que me muestren lo que está pasando … y luego escribe sobre su “hermosa simplicidad” … si realmente existe …

me darias la bienvenida o tener un miedo mortal a lo que podría tener que decir …

en un registro de qubit enredado existe cada permutación y combinación de datos a la vez … ahí está la información que busca. -la respuesta- junto con una infinidad de “ruido” -no información relevante.

¡Bien, la respuesta está ahí! ¿Cómo lo diferencias del “ruido”? ¿Cómo lo sacas …?

Estoy pensando en uno de mis héroes, Richard Feynman, y en lo bueno que fue en hacer ilusiones muy inteligentes a propósito …