Video

Transcriere

Pentru marea majoritate a istoriei noastre, tehnologia umană a constat din creierul nostru, foc și bastoane ascuțite.

În timp ce foc și ascuțite bastoane au devenit centrale electrice și de arme nucleare,

cel mai mare upgrade-ul sa întâmplat cu creierul nostru.

Din anii 1960, puterea masinilor creierului nostru a continuat să crească exponențial,

permițând calculatoarelor pentru a obține mai mici și mai puternic în același timp.

Dar acest proces este pe cale să îndeplinească limitele sale fizice.

piese de calculator se apropie de dimensiunea unui atom.

Pentru a intelege de ce aceasta este o problemă, trebuie să clarificăm câteva noțiuni de bază.

Într-un cuvânt - De Kurzgesagt

Un calculator este alcătuit din componente foarte simple,

face lucruri foarte simple.

datele ce reprezintă, mijloacele de prelucrare a acestuia și a mecanismelor de control.

chips-uri de calculator contin module, care conțin porți logice, care conțin tranzistori

Un tranzistor este cea mai simplă formă a unui procesor de date în computere,

în principiu, un comutator care poate fie să blocheze sau să deschidă calea pentru informații care vin prin

Această informație este format din biți

care poate fi setat la 0 sau 1.

Combinațiile de mai mulți biți sunt folosite pentru a reprezenta informații mai complexe.

Tranzistoare sunt combinate pentru a crea porți logice, care încă fac lucruri foarte simple.

De exemplu, o poartă ȘI trimite o putere de 1 dacă toate intrările sale sunt 1 și o ieșire de 0 altfel.

Combinații de porți logice în cele din urmă formează module semnificative, spun, pentru adăugarea de două numere.

Odată ce puteți adăuga, de asemenea, puteți multiplica,

și o dată ce se poate multiplica, poți face practic nimic.

Din moment ce toate operațiunile de bază sunt literalmente mai simple decât cele din prima matematica clasa,

vă puteți imagina un calculator ca un grup de copii de 7 ani ce răspunde la întrebări de matematică într-adevăr de bază.

Un buchet suficient de mare dintre ele ar putea calcula nimic

de la astrofizică la Zelda.

Cu toate acestea, cu piese de obtinerea tinier și tinier,

fizica cuantică fac lucrurile complicat.

Într-un cuvânt, un tranzistor este doar un comutator electric.

Energia electrică este electronii se deplasează dintr-un loc în altul.

Așa că, un comutator este un pasaj care se poate bloca electronii de la deplasarea într-o singură direcție.

Astăzi, o scală tipică pentru tranzistori este de 14 nanometri

Care este de aproximativ 8 de timp mai mic decât diametrul virusului HIV "

și de 500 de ori mai mica decat o celula rosii din sange.

Deoarece tranzistoarele se reduc la dimensiunea de doar câțiva atomi

Electronii pot transfera doar ei înșiși la cealaltă parte a unui pasaj blocat

printr-un proces numit Quantum tunelare

In taramul cuantic, fizic funcționează destul de diferit de modul în care au fost utilizate pentru a previzibil

și computerele tradiționale opri doar a face sens.

Ne apropiem de o barieră fizică reală pentru progresul nostru tehnologic.

Pentru a rezolva această problemă,

oamenii de știință încearcă să folosească aceste proprietăți cuantice neobișnuite în avantajul lor

prin construirea calculatoarelor cuantice.

În calculatoare normale, biți sunt cea mai mică unitate de informație.

computerele cuantice folosesc qubitii, care poate fi de asemenea setat la una dintre cele două valori.

Un qubit poate fi orice sistem cuantic cu două nivele

cum ar fi un spin și un câmp magnetic sau un singur foton

0 și 1 sunt stări posibile ale acestui sistem

cum ar fi polarizarea fotonilor pe orizontală sau pe verticală

În lumea cuantică, qubitului nu trebuie să fie doar unul dintre cei

Acesta poate fi în orice proporții ale ambelor state dintr-o dată

Aceasta se numește superpoziție.

Dar, de îndată ce testați valoarea sa, să zicem, prin trimiterea de fotoni printr-un filtru

Ea trebuie să decidă să fie polarizat vertical sau orizontal

Așa că, atâta timp cât este nerespectat,

Qubitului este într-o superpoziție de probabilități pentru 0 și 1 și nu se poate predit care va fi

Dar, în clipa când îl măsurați

Ea se prăbușește într-una din stările definite.

Superpoziție este un schimbător de joc.

Pentru biții clasici pot fi într-unul din doi la puterea a patru configurații diferite la un moment dat.

Asta e 16 de combinații posibile la care se poate folosi doar un singur

Pentru qubiti în superpoziție, cu toate acestea, pot fi în toate cele 16 combinații dintr-o dată.

Acest număr crește exponențial cu fiecare qubit in plus

20 dintre ele pot stoca deja un milion de valori în paralel.

O proprietate foarte ciudat și unintuitive qubitii poate avea este agățării,

o legătură strânsă, care face ca fiecare dintre qubiti reacționează la o schimbare în celălalt stat instantaneu,

indiferent de cât de departe sunt în afară

Acest lucru înseamnă că atunci când se măsoară doar un qubit încurcate, puteți utiliza direct proprietatea este partener

fără a fi nevoie să se uite

Qubit Manipularea este o minte bender la fel de bine

O poartă logică normală devine un simplu set de intrări și produce o ieșire definitivă

O poarta de intrare cuantice manipuleaza o a suprapunerilor, se rotește probabilități,

și produce o altă superpoziție ca și producția sa.

Deci, un computer cuantic stabilește unele qubiti, se aplică porți cuantice pentru a le încâlci și a manipula probabilități

apoi măsoară în cele din urmă rezultatul, prăbușirea superpoziții la o secvență efectivă de 0 si 1

Ce înseamnă acest lucru este tu a lua intreaga multime de calcule, care sunt posibile cu setup-ul făcut toate în același timp,

În cele din urmă puteți măsura doar unul dintre rezultatele și va fi, probabil, doar cel dorit,

Așa că s-ar putea să dublă verificare și încercați din nou.

Dar, prin exploatarea inteligent și superpoziție rețea de sârmă ghimpată,

acest lucru poate fi exponențial mai eficient decât ar fi vreodată posibil pe un calculator normal.

Așa că, în timp ce computerele cuantice nu va înlocui, probabil, nu computerele noastre de origine,

în unele zone, ele sunt mult superioare.

Unul dintre ei este în căutare de baze de date.

Pentru a găsi ceva într-o bază de date, un calculator normal poate avea pentru a testa fiecare din intrările sale.

Quantum calculatoare algoritmi au nevoie doar de rădăcină pătrată din acea vreme

care, pentru baze de date mari, este o mare diferență

Utilizarea cea mai cunoscuta a calculatoarelor cuantice ruinează de securitate IT

Chiar acum sunt date de navigare prin e-mail și bancare este păstrată în siguranță printr-un sistem de siguranță de criptare

in care da tuturor o cheie publică pentru a codifica mesaje doar puteți decoda

Problema este că această cheie publică poate fi de fapt folosite pentru a calcula cheia secretă privată

Din fericire, a face matematica necesară pe orice calculator normal ar dura literalmente ani de încercare și eroare

Dar un computer cuantic cu exponențială a vitezei până ar putea face acest lucru într-o adiere

O altă utilizare nouă într-adevăr interesant este simulări

Simulări ale lumii cuantice sunt foarte intense asupra resurselor

și chiar și pentru structuri mai mari, cum ar fi moleculele ei de multe ori lipsa de precizie

Deci, de ce nu simula fizica cuantică cu fizica cuantică reală?

simulări cuantice ar putea oferi noi perspective pe proteine ​​care ar putea revolutiona medicina.

Chiar acum noi nu știm dacă computerele cuantice vor fi doar un instrument specallized

sau o revoluție mare pentru omenire.

Nu avem nici o idee în cazul în care limitele tehnologiei sunt

și nu există doar o singură cale de a afla.

Acest videoclip este sustinut de Academia de Stiinte australian

Aflați mai multe despre acest subiect și altele ca el la nova.org.au

A fost o explozie de a lucra cu ei, așa că du-te verifica site-ul lor!

Sistemul nostru video sunt de asemenea posibile prin sprijinul pe patreon.com

Dacă doriți ca să ne sprijine și să devină o parte a armatei de păsări Kurzgesagt, consultați pagina Patreon!

Subtitrari de James Zhang [revizuit de Pietro Pasquero]