onur.su
Квантовые вычисления
Статья о том, какие принципы лежат в основе квантовых вычислений.
Основа современных компьютерных вычислений - двоичный код. Компьютер не думает и не понимает никаких языков программирования. В каком-то смысле это просто очень сложный переключатель. Набор "железок" выполняющих те или иные алгоритмы в зависимости от перепадов напряжения в электрическом контуре.
Любой язык программирования сводится к последовательности двоичного кода. Двоичный код излагается для человека в виде комбинаций нулей и единиц, а для компьютера в виде наличия или отсутствия электрического напряжения. Напряжение есть - это 1. Напряжения нет - это 0.

Ток проходит через сеть транзисторов, выступающих в роли переключателей. Принцип простой: если есть управляющее напряжение, ток проходит, если нет - не проходит.
Такое движение тока позволяет сформировать бинарную систему "включено/выключено" или другими словами "1/0".

Бинарная система позволяет сформировать уже базовые логические операции через систему последовательного или параллельного соединения транзисторов:
AND (И)
OR (ИЛИ)
NOT (НЕ)
XOR (исключающее ИЛИ)

как они релилизуются через течение тока в транзисторах?

Пример для логической операции НЕ.
Она реализуется через два транзистора, подключеных к одному входу.
Один транзистор PMOS соединен с питанием и открыт, когда на вход не подается ток.
Второй транзистор NMOS соединен с заземлением и открыт, когда на вход подается ток.

В итоге, когда на вход приходит ток, транзистор PMOS (соединенный с питанием) закрывается, а транзистор NMOS (соединенный с заземлением) открывается и заземляет входящий ток.
Если же ток на вход не поступает, то наоборот заземляющий транзистор остается не активным, а подключенный к питанию активируется и подает на выход ток. Так физически реализуется переход от 1 к 0 и от 0 к 1.
Вход 1 - Выход 0
Вход 0 - Выход 1.
Это переключающая система транзисторов. Один вход и в зависимости от значения напряжения на входе выход подключен либо к питанию, либо к заземлению.

Операция И реализуется через два последовательно подключенных транзистора. Исполнение операции И реализуется когда ток проходит через оба транзистора. Если на вход не поступает ток или один из транзисторов закрыт, операция и не реализуется.

Для реализации операция ИЛИ транзисторы подключаются параллельно и достаточно, чтобы один из транзисторов был открыт, чтобы на выходе был ток и реализовывалась операция ИЛИ.

Процессор содержит миллиарды транзисторов. Течение тока по ним позволяет реализовывать последовательность логических операций, реализующих программы.

Как , надеюсь понятно из вышеизложенного, на физическом уровне это решается через два возможных физических состояния в электропроводящих цепях (наличие напряжения / отсутствие напряжения). Эти состояния называются битами и соответствуют значениям 1 и 0 в двоичном коде.
Квантовые вычисления.

Квантовые вычисления строятся на совсем иных физических принципах. Это не эволюция существующей электрической системы, а принципиально иная система.

В ней используются не биты, а кубиты. Если бит - это по сути транзистор с напряжением или без напряжения. То в качестве кубитов выступают квантовые объекты. Это могут быть электроны, фотоны, ионы или иные объекты, подчиняющиеся законам квантовой механики.

Ключевая разница заключается в допустимом состоянии "суперпозиции" для квантового объекта. Если бит может в один момент времени либо в состоянии 0 или 1, то кубит в состоянии суперпозиции находится в обоих состояниях одновременно.

Each type of visual aid has pros and cons that must be evaluated to ensure it will be beneficial to the overall presentation. Before incorporating visual aids into speeches, the speaker should understand that if used incorrectly, the visual will not be an aid, but a distraction.
Made on
Tilda