Qubit? O material de que a ficção científica é feita

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Não foi? não há apenas alguns anos o CPU mais rápido que existia era o Intel Pentium 233MMX?

Agora você pode comprar o Intel P4 2 Ghz com velocidades ainda este ano chegando a 2,5 Ghz+. Você já se perguntou por quê? Eu sei que sim.

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Acho que encontrei uma resposta, um link para o motivo pelo qual a velocidade do processador está aumentando e os preços estão caindo. O futuro está chegando e, para vocês, super geeks, ele pode chegar mais cedo do que vocês imaginam. Posso usar uma palavra, ?qubit ?.

Para aqueles que estão familiarizados com o termo qubit, você pode? não espere. Para outros que estão pensando? do que ele está falando??, eu? Vou lhe contar um pequeno segredo.

Computadores Quânticos. Eu ouvi isso e pensei comigo mesmo: sim, certo? isso nunca vai acontecer, pelo menos não na minha vida. Mas de acordo com um artigo de R. Colin Johnson, da NSF (National Science Foundation), já está em busca de um processo confiável de fabricação de chips.

A NSF contribuiu com 1,6 mil milhões de dólares e um esforço de quatro anos para criar tal processo. Actualmente, apenas um dos principais candidatos a este processo publicou os seus rendimentos. Das cerca de 40 tentativas, apenas dois ou três computadores Quantum realmente funcionaram em temperatura ambiente.

O objetivo é fazer com que um computador quântico funcione à temperatura ambiente e torná-lo fabricável para o público. O líder deste projeto é Paul R. Berger, professor associado de engenharia elétrica na Universidade Estadual de Ohio, uniu-se à assistência da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, na Universidade de Notre Dame, na Universidade da Califórnia em Riverside e no Centro de Pesquisa da Força Aérea e Naval Laboratórios. Você fez isso? Você não acha que um supercomputador como esse funcionaria? você não tem a participação do governo nisso, não é?

Para aqueles que não estão familiarizados com o que é um computador quântico, aqui está a sujeira (espero que você esteja com seu chapéu de física).

Os computadores quânticos usam um processador como qualquer outro computador. Exceto que o processador deste computador é o que eles chamam de ponto quântico (agora é aqui que a informação fica mais espessa).

Um ponto quântico é uma pequena caixa de metal ou semicondutor que contém um número bem definido de elétrons. O número de elétrons em um ponto pode ser ajustado alterando o ponto? s ambiente eletrostático. Os pontos podem ser e foram feitos variando de 30 nm (nanômetros) a 1 mícron em tamanho, e variando de zero a centenas de elétrons (informações acima fornecidas em ?The Nanoelectronics and Nanocomputing Home Página?).
Os pontos quânticos armazenam informações em domínios que são pelo menos 10 vezes menores do que aqueles normalmente propostos para futuras tecnologias de chips de silício? apenas alguns nanômetros quadrados, contendo de 50 a 10.000 átomos por bit quântico armazenado (qubit). Os dispositivos funcionam passando instantaneamente elétrons individuais através de um isolador, sem perder tempo para passar fisicamente por ele? um fenômeno chamado “tunelamento”, diz R. Colin Johnson.

Hoje, os pesquisadores que estão experimentando seus próprios chips quânticos projetam, constroem ou criam seu próprio processo tecnologia sem comprometer a capacidade de fabricação, bons rendimentos, operação em temperatura ambiente, confiabilidade e repetibilidade para tamanho pequeno.

A ?onda de probabilidade? afeta os resultados do tunelamento em pontos quânticos. Devido à probabilidade finita de que um elétron possa aparecer do outro lado da barreira isolante, a mecânica prevê que alguns elétrons aparecerão em um ou outro lado, dependendo da corrente ?ambiental? condições.

De acordo com as informações fornecidas por R. Colin Johnson:

“Além do tunelamento, cada domínio de tamanho nanométrico pode armazenar 1 e 0 simultaneamente em virtude do que é chamado de “superposição” dentro de seus qubits. Sobreposição? s mantêm o estado lógico de um qubit nebuloso até serem chamados para “relatar” um resultado. Conseqüentemente, os qubits representam simultaneamente 1 e 0 e podem, conseqüentemente, realizar cálculos que se sobrepõem etapas intermediárias umas sobre as outras em paralelo, só mais tarde escolhendo o resultado final desejado entre vários possíveis cálculos.
Por exemplo, a superposição permite que um somador de 8 qubits execute simultaneamente todas as adições possíveis de 8 bits a todos os valores possíveis de 8 bits. Após a adição, um resultado individual pode ser selecionado entre os 512 resultados possíveis que são sobrepostos uns aos outros em um único ciclo de máquina pelo somador qubit. ?
Então, neste ponto, coçamos a cabeça e dizemos: “Hugh, e daí?” Qual é a diferença entre um PC desktop normal e um computador quântico?

Ok, os computadores modernos manipulam informações no que chamamos de uns e zeros da matemática binária. Que? É a base fundamental do nosso mundo computacional atual. Os dois bits podem formar quatro combinações de uns e zeros. Em um computador padrão você pode ter 8 bilhões de bits, o que proporcionará um grande potencial de informação.

Um computador quântico executa essa tarefa de maneira diferente. Um qubit pode atingir vários estados simultaneamente – cada estado tendo uma probabilidade. Cada combinação de uns e zeros exigiria uma probabilidade. A quantidade de combinações pode crescer loucamente: para n qubits existem 2^n estados diferentes, cada um tendo uma probabilidade associada a ele (Quantum).
Um bom exemplo vem da Scientific American, ilustrando como um computador moderno e um computador quântico encontrariam a combinação certa para uma fechadura:

Pegue um cadeado com 4 números: 0, 1, 2, 3; e qualquer número necessário para desbloqueá-lo. Um computador moderno tentaria cada número por vez: ‘1’ está correto? '2' está correto? E assim por diante. Ele potencialmente tentaria todos os 4 números, até encontrar o número correto. Um computador quântico testaria vários números ao mesmo tempo e obteria uma resposta única para cada possível resposta correta. O computador moderno calcula a média de n/2, enquanto o computador quântico precisa apenas da raiz quadrada de n (Quantum).

Considerando os enormes cálculos que os computadores quânticos podem realizar, as possibilidades parecem ilimitadas. Pense nas possibilidades de computação em todos os campos de aprendizagem e criação. A área médica poderia se beneficiar muito com a computação quântica, os médicos poderiam explorar o corpo humano e fazer experiências em ambientes simulados, avançando enormemente a pesquisa médica. Você ainda tem a capacidade de calcular a fatoração primária de números grandes. A fatoração principal é o que conhecemos como algoritmo matemático que a maioria das organizações usa para criptografia.

Exemplo de Ben Simpson,
É muito difícil calcular ao contrário; um computador moderno pode passar milhões de anos tentando realizar os cálculos necessários, tornando risíveis quaisquer tentativas de hacking (Quantum). Um computador quântico, entretanto, poderia completar os cálculos necessários em menos de um ano. Agora isso? é um pouco assustador.

Neste ponto, espero não ter feito isso. Não confundi você muito sobre esse assunto. Quanto a mim, posso? Não espere que os computadores quânticos apareçam. Então você acha que é lógico que os fabricantes de CPU fiquem preocupados? Assim que o computador quântico for lançado, seus sistemas ficarão obsoletos. Uma pergunta seria: os fabricantes de computadores também estão pesquisando essa tecnologia... Eu apostaria meu dinheiro nisso.

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