Ställ era frågor om kvantmekanik

I just detta fall syftar 'kvant' på att datorns logiska komponenter använder kvantfysikaliska effekter som inte används för vanliga datorer. Lite kortfattat kan man säga att en vanlig transistor kan vara i två tillstånd och således hålla en 1:a eller en 0:a. I en kvantdatorn använder man andra bitar för att lagra informationen och det speciella är att kvantbiten kan hålla både en etta och en nolla samtidigt, eller kanske 16 olika tillstånd samtidigt. När du sedan gör en beräkning med en kvantdator så genomförs beräkningen på alla olika tillstånd samtidigt.

Om en vanlig dator således ska göra beräkningen för indata '0' och för indata '1' måste den göra två beräkningar medan kvantdatorn kan göra båda beräkningarna samtidigt. Detta kan ex. utnyttjas i en mycket effektiv algoritm för att faktorisera tal vilket skulle kunna användas för att knäcka krypton.

Själva beräkningarna skrev genom att 'trassla in' de olika kvantbitarna. Detta gör att dessa kvantbitar alla är sammankopplade så att när en bit ändras så ändras alla bitar. Detta är själva beräkningssteget.


Vad är då en kvantbit. Två olika val (det finns fler)

1) En kall atom där dess kärnas 'spinn' bestämmer tillståndet. Spinnet är en kvantmekanisk egenskap som, när man mäter den, kan vara upp eller ned. Atomen kan dock befinna sig i ett tillstånd som är en överlagring av upp och ned. Dessa atomer måste hållas extremt kalla och även då är det svårt att få dem att behålla sitt spinntillstånd utan att störas av omgivningen. Sen är atomer små så det blir svårt att bygga en dator av dessa kvantbitar.

Dessa kvanttillstånd läses med kärmagnetisk resonans som kan bestämma spinnet på atomkärnorna.

2) En kvantbit baserad på ett antal supraledande Josephssonövergångar. En supraledare är ett material som leder elektrisk ström utan motstånd. Lägger vi två sådana material ovanpå varandra med en tunn isolator mellan kan få få en s.k. tunnelingsström mellan supraledarna. Strömmen består av elektronpar som 'lånar' energi för att hoppa över barriären och sedan lämnar tillbaka denna energi. Hur dessa utnyttjas för att skapa en kvantbit är lite komplicerat att förklara, men man kan säga att en version av kvantbiten bygger på att en supraledande slinga bara tillåter vissa diskreta värden av magnetiskt flöde (magnetfält gånger area) genom slingan. Dessa olika värden utgör kvanttillstånden. Josephssonövergångarna används för att kunna övergå mellan olika tillstånd. Rent praktiskt kan man säga att tillstånden ofta är medsols/motsols ström i slingan.

Fördelen med att använda supraledare är att de utgör ett makroskopiskt kvantsystem. Det är alltså en av få 'stora' system som uppvisar tydliga kvantegenskaper där hela supraledaren beskrivs av en enda kvantmekanisk funktion. Josephssonövergångar kan vi skapa med vanliga tekniker från halvledarindustrin och de är också enklare att läsa av och programmera.

2001 lyckades man faktorisera talet 15 med sju kvantbitar. Vi behöver uppåt 10 000 fungerande bitar för att skapa en fungerande kvantdator.

Jag har en fråga, som har att göra med kvatfysik, men min fråga är i sig kanske rent matematisk.

Hur bevisar man att p*x ≠ x*p ?

Du vet ju att varje symmetri i rumstiden svarar mot en konserverad storhet. Rörelsemängdens bevarande följer av symmetri under rumsförskjutningar.