Komputery o nieograniczonej prędkości

Komputery o nieograniczonej prędkości

Oczywiście chodzi o komputer kwantowy. Mimo iż w pełni funkcjonalne wersje tych długo oczekiwanych technologicznych cudów (a może mrzonek) jeszcze nie zostały zbudowane, jeden z fizyków teoretyków zatrudniony Stephen Jordan zatrudniony w w amerykańskim National Institute of Standards and Technology (NIST) wykazał, że komputery kwantowe właściwie nie będą miały ograniczeń prędkości.
Dwa lata temu koledzy Jordana z NIST badali szybkość przepływu informacji między dwoma przełącznikami w komputerze. Jordan skupił się obecnie na szybkości przełączania tych przełączników z jednego stanu do drugiego. Jego odkrycie zostało dokonane na podstawie eksperymentu myślowego.

Szybkość przełączania, w konwencjonalnych procesorach, jest równa „prędkości zegara”. Wszystkie obliczenia matematyczne są rozkładane na podstawowe operacje logiczne, które zmieniają konfiguracje milionów przełączników. Współczesne procesory mają prędkość zegara mierzoną w gigahercach, co oznacza, że ​​są zdolne do wykonywania kilku miliardów podstawowych operacji logicznych na sekundę.
Komputery kwantowe będą musiały mieć zupełnie inną architekturę niż dzisiejsze maszyny. Przełączniki, zwane kwantowymi bitami lub „qubitami”, będą mogły reprezentować więcej stanów niż tylko 1 lub 0 (włączony i wyłączony), tak jak to się dzieje w konwencjonalnych procesorach; będą mogły reprezentować wiele wartości równocześnie, co da im możliwości, których nie posiadają konwencjonalne komputery.
Jordan na nowo definiuje prędkość zegara w systemach kwantowych. Zgodnie z mechaniką kwantową szybkość, z jaką może zmieniać się stan kwantowy, a tym samym szybkość, z jaką może się przemieścić qubit – jest ograniczona tylko energią, którą posiada.
Używając matematyki odpowiedniej do opisu systemów kwantowych, Jordan pokazał, że można zmodyfikować komputer kwantowy tak, aby nie miał takiego ograniczenia prędkości. Inaczej mówiąc, można zbudować taki komputer, który „może wykonywać dowolnie dużą liczbę operacji logicznych, a jednocześnie przełączać się tylko między stałą liczbą odrębnych stanów”.
Oznacza to, że odpowiednio zaprojektowany komputer kwantowy może przyjmować większą liczbę stanów na sekundę niż sam q-bit: komputer jest szybszy od pojedynczego q-bitu.
Jakie korzyści niesie szybszy zegar? Jednym z głównych zastosowań przewidzianych dla komputerów kwantowych jest symulacja innych systemów fizycznych. Teoretyczne ograniczenie prędkości prędkości zegara stwarzało ogromną trudność przeprowadzania symulacji. Jakikolwiek system fizyczny może być bowiem traktowany jako rodzaj komputera – z prędkością zegara ograniczoną przez energię systemu. Liczba cykli zegara potrzebnych do symulacji systemu na komputerze kwantowym powinna być porównywalna z liczbą cykli zegara, jaką miał oryginalny fizyczny system.
Jeśli energia nie ogranicza prędkości komputera kwantowego, to mogą one symulować fizyczne systemy o większej złożoności niż wcześniej sądzono. Z drugiej strony energia nie ogranicza obliczeniowej złożoności naturalnie występujących systemów, a to może sprawić, że trudniej je będzie symulować na komputerach kwantowych.
Jordan stwierdził, że jego odkrycia nie sugerują braku ograniczeń co do szybkosci wykonywania obliczeń, ale te ograniczenia wynikają z innych przyczyn fizycznych niż tylko energia.

Odpowiedz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *