κβαντο-υπολογιστες

[dkaraflos]

Ειχα διαβασει στην wikipedia οτι στο μελλον θα βγουν κβαντο-υπολογιστες,οι οποιοι ειναι σε πειραματικο σταδιο τωρα.Εχει κανεις ιδεα τι γινεται;.Ροταω επειδη δεν μπορω να καταλαβω τον τροπο λειτουργειας τους(πρεπει να ξερεις κβαντικη θεωρια).

[kalakouentin]

Tο βασικό είναι να καταλάβεις τί είνα το qbit.

Το δομικό συστατικό του τωρινού υπολογιστικού σου συστήματος είναι το bit. Το bit έχει 2 διακριτές και αλληλοαντικρουόμενες ιδιοτιμές 0 ή 1. (Το 0 είναι ουσιαστικά το σύμβολο για το ψευδές και το 1 για το αληθές). Τα πάντα στον υπολογιστή σου τελικά σε γλώσσα μηχανής αναπαριστούνται έτσι. Ένας αριθμός πχ. το 234 αναπαριστάτε στο υπολογιστή σου με μια ακολουθία 0 ή 1 (11101010 = 234).

Στο qbit τώρα το ζουμί πας ως εξής:
Αν θεωρήσουμε ως bit το ηλεκτρόνιο ενός ατόμου που περιφέρεται σε μια τροχιά γύρω από τον πυρήνα του ατόμου τότε, τότε η Κβαντική Μηχανική υπαγορεύει ότι το ηλεκτρόνιο, έχει την πιθανότητα να βρεθεί τόσο σε μια από δύο διαφορετικές καταστάσεις(τροχιές) (Ή 0/1 στην περίπτωση μας), όσο και σε μια σύμφωνη υπέρθεση των 2 καταστάσεων. (Και εδώ ξεκινάει το LSD) Δηλαδή το άτομο βρίσκεται τόσο στην κατάσταση 0 όσο στην κατάσταση 1 την ίδια στιγμή. Άρα έχουμε ένα quantom bit (κβαντικό bit - όποιος το πει το bit, δήφιο να του καεί ο σκληρός) ή αλλιώς qbit!!

Kαι αφου είδες το ζουμί πάμε και στην σούπα:
Ας πούμε ότι έχουμε ένα καταγραφέα που έχει 32 bit. Άρα έχουμε πάντα μια από τις(2^32 = ) 4.294.967.296 δυνατές τιμές. Τώρα όμως αν έχουμε έναν κβαντικό καταγραφέα θα έχουμε (ΤΑ ΤΑ ΤΑ ΤΑ ΤΑΜΜΜ!!!) 4.294.967.296 αριθμούς σε μια κβαντική υπέρθεση! Άρα έχουμε ένα γιγαντιαίο κέρδος σε χρόνο και μνήμη.

Θα μου πεις "ΟΚ. Καλά στην θεωρεία αλλά τί γίνεται στην πράξη". Στην πράξη δεν έγιναν και πολλά μέχρι που ο κάποιος κύριος ονόματι David Deutsch το 1985 βγήκε και είπε με επιστημονικά κριτήρια ότι "κάθε φυσική διεργασία,μπορείς να προσομοιωθεί τέλεια από έναν κβαντικό υπολογιστή". (Το γιατί και πώς είναι βαρβατίλα κβαντομηχανική δεν τον καταλαβαίνω και εγώ καλά για να το εξηγήσω - το βασικό είναι ότι το είπε και τον πίστεψαν )

Και έτσι έχουμε την έννοια των κβαντικών υπολογιστών. Των υπολογιστών δηλαδή που επεξεργάζονται και ενεργούν χρησιμοποιώντας qbit. Αν θες να το ψάξεις λίγο θα σου συνιστούσα να δεις έννοιες όπως "κβαντικός εναγκαλισμός" και "Ανισότητα του Bell" (υπάρχουν στο wikipedia) καθώς και να κοιτάξει και τη δουλειά του Feynmann που και αυτός έκανε δουλειά πάνω σε κβαντικούς υπολογιστές.

(Αυτό το post γίνεται από έναν άνθρωπο που έχει ασχοληθεί με Bioinformatics και δεν έχει επίσημη εκπαίδευση στη Φυσική, ο φοιτητής/επαγγελματιάς/τρελός fun της Φυσικής ας συγχωρέσει τα λάθη μου, το κράτησα "όσο" πιο ακριβές και απλό γίνεται)

[ftso]

Εγώ πάλι δεν κατάλαβα τι είναι το bit...
Μήπως εννοείς το δήφιο? Συγνώμη αλλά εγκώ ντεν ξέρει Αγγλικά
Όταν λες να του καεί ο σκληρός...ποιον από τους δυο που έχω εννοείς?

Άπαιχτος ο επιστήμων @kalakouentin!!!

[kalakouentin]

Tο bit (binary digit) ορίζεται ως η βασικότερη μονάδα πληροφορίας. Είναι η πληροφοριακή χωρητικότητα που έχει ένα ψηφίο (ή μεταβλήτη τέλος πάντων) που μπορεί να πάρει μονάχα δυο τιμές (0 ή 1). Σκέψου το σαν ένα ιδεάτό νόμισμα. Κάθε νόμισαμ μπορεί να έχει μονάχα 2 ιδιοτιμές. Ή θα είναι κεφάλι (0) ή γράμματα (1).

Το bit είναι θεωρητικά τί καταλαβαίνει και με τί δουλεύει ο υπολογιστής (τα σίδερα). Είναι το ακόμα πιο κάτω από τη γλώσσα μηχανής (πχ.την Assembly). Ο υπολογιστής έχει κάποιος λογικές πύλες σε επίπεδο transistor (AND,OR,XOR,NAND,κ.α.) από τις οποίες "περνάει" ή όχι ρεύμα. Αν "περνάει" έχεις 1, αν ΔΕΝ "περνάει" έχεις 0 (κοινώς το bit σου αλλάζει). Αφού όλες οι πληροφορίες (αριθμοί,γράμματα,διανύσματα,τελεστές,σημεία στίξης,όλα...) αναπαριστώνται με αυτόν τον τρόπο (ακολουθίες από 0 και 1), με τις παραπάνω λογικές πύλες γίνονται όλοι οι υπολογισμοί, κτλ. κτλ.

Ο πρώτος που εισήγαγε την έννοια bit ήταν ο Shannon (τεράστιος παπατζής - Ι'm not worthy to type his name), στην προσπάθεια του να "μαθηματικοποιήσει" την θεωρεία της πληροφορίας (για να πάρεις μια ιδέα κοίτα την "εντροπία Shannon").

(Δήφιο είχε μεταφράσει κάποιος το bit. Ξέρεις κατά τα πρότυπα brainstorming = κατιδεασμός, modem = δια-αποδιαμορφωτής κτλ., και μόλις το είδα σκέφτηκα αμέσως γενοκτονίες και εγκλήματα κατά της ανθρωπότητας και δεν θα άντεχα να δω κάτι αντίστοιχο)

(Καλά Dimitri είμαι σίγουρος ότι έχεις σκάσει από το κακό σου που κάνω 2ο post εδώ και δεν έχεις προλάβει να τα βάλεις όλα σε μια σειρά ήδη! )

[ftso]

Πολύ ωραία η εξήγησή σου!!!
Την κάνω forward στον πατέρα μου, γιατί μετά απο 2 ώρες συζήτησης με εμένα ακόμα δεν έχει καταλάβει

Παραπάνω, αστειευόμουν με το σχολειό σου για το δήφιο. Φυσικά και γνωρίζω τι είναι το bit.

[dkaraflos]

καλα,το θεμα απο επιστημονικης αποψεως εχει ξεφυγει

[Dimitris]

@kalakouentin: Συγχαρητήρια τα εξήγησες όλα πολύ καλά!!!

Πάντως σε μερικά χρόνια θα δούμε και σε λειτουργία τέτοια εξαρτήματα. Ένα πολύ καλό βιβλίο είναι το Lectures on computation του R. Feynman. Τα πρώτα κεφάλαια είναι απλά και κατανόητα και μιλάει γενικά για τους υπολογιστές και πως λειτουργούν. Μετά αρχίζει και γίνεται λίγο πιο μαθηματικό, έως πολύ.

Μία ιδέα για την υλοποίηση ενός κβαντικού υπολογιστή βασίζεται στη χρήση του φαινομένου nuclear magnetic resonance. Μη μας τρομάζει το όνομα, στα νοσοκομεία χρησιμοποιείται καθημερινα και είναι ο μαγνητικός τομογραφος, MRI. Άλλες ιδέες για πιο γρήγορους υπολογιστές περιλαμβάνουν molecular computing και DNA computing.

Προς το παρόν η ισχύς των επεξεργαστών φαίνεται να υποκούουν το νόμο του Moore, δηλαδή η υπολογιστική ισχύς αυξάνεται καθε δύο χρόνια. Ταυτόχρονα το μέγεθος των επεξεργαστών μειώνεται συνέχεια. Κάτι τέτοιο για να συνεχίσει να ισχύει (ξέρω ακούγεται παράλογο, είναι ένας νόμος που περιγράφει την παραγωγική ικανότητα του ανθρώπου, αρα ψιλοβλακεία) θα πρέπει να περάσουμε στο ατομικό επίπεδο. Αρα οι κβαντικοί υπολογιστές θα γίνουν σύντομα πραγματικότητα.

Ένα βήμα πριν τους κβαντικούς υπολογιστές είναι οι παράλληλοι υπολογιστές, clusters, parallel computing, grid computing, κ.α. Χρησιμοποιούν τυπικούς υπολογιστές συνδεδεμένους σε δίκτυο για μεγαλύτερη υπολογιστική ισχύ. Ένα ωραίο αφιέρωμα για grid computing έχει το ελληνικό linux format του Σεπτεμβρίου-Οκτωβρίου.

[Dimitris]

Και για αυτούς που θέλουν να μάθουν περισσότερα ένα ελεύθερο άρθρο, ναι υπάρχουν με την ίδια φιλοσοφία του ελεύθερου λογισμικού και ελεύθερα άρθρα, του Deutsch για κβαντικούς υπολογιστές http://arxiv.org/abs/math/9911150 (Περιέχει μόνο 4 τύπους και αρκετά διαγράμματα )

(Δε θα ήταν ωραίο και στην Ελλάδα να υπήρχε έρευνα σε αυτό το αντικείμενο; Ίσως να υπάρχει βέβαια κι εγώ απλώς να το αγνοώ.)

Στην ίδια βάση δεδομένων μπορεί κανείς να βρει άρθρα του Νανόπουλου για τη λειτουργία του εγκεφάλου με βάση τη κβαντομηχανική. Ίσως να ήρθε η εποχή που θα μάθουμε τα πάντα γύρω από τον εγκεφαλο και που μηχανές (κβαντικοί υπολογιστές) θα αντικαταστήσουν τη λειτουργία του. (Τυφλα να χει ο Freud )

[Dimitris]

Για όποιους θέλουν να "λερώσουν" τα χέρια τους υπάρχει μια βιβλιοθήκη που προσομοιώνει τη λειτουργία κβαντικών υπολογιστών:
http://packages.ubuntu.com/hardy/libdev ... uantum-dev
Υπάρχει φυσικά στα αποθετήρια.
Καλή διασκέδαση!