Explicación de la computación cuántica (como usted es un niño de 5 años)
El concepto de "Quantum Computing" se está volviendo viral, gracias a un cierto Primer Ministro, es Uno de los muchos territorios de la ciencia inexplorados por nosotros no científicos.
La razón por la que la mayoría de nosotros no hemos oído hablar de esto aún, a pesar de que existe desde hace décadas, es que en su mayor parte es teórico y aquellos que estaban experimentando en él al principio eran muy silenciosos sobre esto debido a La necesidad de secreto militar y corporativo..
No obstante, ahora sabemos que existe una combinación de mecánica cuántica y computación y, de repente, esto está dentro del alcance de interés de todos. Si no sabe qué es una computadora cuántica pero no quiere quedarse fuera del ciclo, siga leyendo para averiguar por qué es mejor que las computadoras tradicionales con las que trabajamos hoy..
De computadoras tradicionales y bits
Las computadoras son en su mayoría digitales-electrónicas y Interactuar con datos representados en dígitos binarios. Conocidos como bits (0's y 1's). Ya sea imágenes, texto, audio o cualquier otro dato, todo se almacena en bits.
Físicamente, los números binarios 0 y 1 pueden ser representado utilizando cualquier entidad de dos estados como una moneda (cabeza y cola) o un interruptor (encendido o apagado). En las computadoras, los bits son los presencia o ausencia de voltaje (1 o 0), o Cambio o conservación de la dirección magnética. en discos duros magnéticos.
Los datos se manipulan calculando los bits almacenados.. El cálculo se realiza mediante compuertas lógicas que normalmente están compuestas por transistores que controlan el paso de la señal electrónica. Si permite que la señal pase, es el bit 1 y si la señal se corta, es 0.
Los límites de los transistores
Con el tamaño cada vez menor de chips y el número creciente de componentes, los dispositivos electrónicos pueden venir con millones de transistores que pueden ser tan pequeños como 7 nm (que es 1000 veces más pequeño que un glóbulo rojo y solo 20 veces más grande que algunos átomos).
El tamaño de los transistores puede seguir reduciéndose, pero eventualmente, alcanzarán un límite físico donde los electrones simplemente se atravesarán a través de ellos y No habrá control sobre el flujo de la señal electrónica..
Para la creciente necesidad de computación potente y dispositivos más pequeños., Un límite de tamaño en un componente electrónico básico es un freno de progreso.. Los científicos están buscando nuevas formas que tome menos tiempo y espacio para calcular y almacenar datos, y una de las formas que podemos usar es la computación cuántica.
Qubits, superposición y enredo
La computación cuántica utiliza qubits en lugar de bits para representar datos. Los Qubits se representan utilizando partículas cuánticas como electrones y fotones.
Las partículas cuánticas poseen propiedades como el giro y la polarización que se pueden usar para representar datos. Por ejemplo, un qubit que gira hacia arriba puede ser 1 y hacia abajo 0.
Pero el poder de la computación cuántica proviene del hecho de que a diferencia de los bits que son 1 o 0, qubits pueden ser 1 y 0 simultaneamente, debido a una propiedad llamada superposición, donde las partículas cuánticas estan en multiples estados al mismo tiempo.
Esto aumenta la potencia de cálculo de qubit, ya que puede usarse tanto para 1 como para 0 durante el cálculo y al final, una vez mesurado, se convierte en 1 o 0.
La propiedad de superposición puede explicarse fácilmente mediante un famoso experimento mental realizado en un gato imaginario por Schrödinger, un físico austriaco..
En el mundo cuántico, también hay otra propiedad que puede ser explotada en la informática. entrelazamiento cuántico. Básicamente se refiere a propiedades de las partículas cuánticas que se enredan y hacerse dependientes unos de otros y por lo tanto no se puede cambiar por separado.
Actúan como Un solo sistema con un estado general..
Digamos que 2 qubits se enredan, si se cambia uno de los estados del qubit, el otro cambiará también. Esto lleva a un procesamiento o computación paralelo real que puede reducir el tiempo de computación significativamente en comparación con las computadoras tradicionales.
Dificultades y usos
Hay muchos obstáculos prácticos que deben ser superados por los científicos e ingenieros, como Creando un ambiente controlado para los qubits. y Encontrar formas de manipular sus propiedades., para producir un resultado deseado.
Pero una vez que las computadoras cuánticas con alto poder computacional se crean finalmente, pueden usarse para resolver problemas que de otra manera toma mucho tiempo Para ser completado por las computadoras tradicionales.
Encontrar los factores principales de grandes números, el problema del vendedor ambulante para un gran número de ciudades y otros problemas similares Requiere un número exponencial de comparaciones para obtener resultados.s. Además, la búsqueda en bases de datos colosales sigue siendo un proceso que requiere mucho tiempo incluso para las computadoras digitales actuales.
Estos problemas se pueden abordar con computadoras cuánticas, que pueden resolver problemas que pueden llevar siglos en las computadoras tradicionales, en cuestión de minutos..
(H / T: IBM)
