In cea mai mare parte a istoriei, tehnologia umana a consistat din
inteligenta noastra, focul si bete ascutite.
In timp ce focul si betele au devenit centrale electrice si arme nucleare,
cea mai mare evolutie s-a intamplat in creierele noastre.
Din anii 60', puterea masinilor inteligente a crescut exponential,
permitand computerelor sa devina mai mici si mai puternice in acelasi timp.
Dar acest proces aprope ca a ajuns la limitele sale fizice.
Componente ale computerelor se aproprie de dimensiunile unui atom.
Ca sa putem intelege de aceasta este o problema, trebuie sa clarificam niste notiuni.
Un computer este facut din componente foarte simple, care fac lucruri foarte simple,
care repezinta date, caile de procesare ale acesteia, si mecanisme de control.
Un chip al unui computer contine module,
care contin porti logice, care contin tranzistori.
Un tranzistor este cea mai simpla forma de procesare a datelor in computere,
pe scurt, un intrerupator care poate sa deschida sau sa inchida
calea pe care trece informatia.
Informatia este formata din biti, care pot fi setati fie pe zero sau unu.
Combinatii de biti sunt folosite pentru a reprezenta informatie complexa.
Tranzistorii sunt combinati pentru a crea porti logice, care fac lucruri foarte simple.
De exemplu, o poarta "si" trimite un output de "unu", daca toate input-urile sunt "unu"
si un output de "zero" in celalat caz.
Combinatii de porti logice intr-un final formeaza module semnificative,
de exemplu, pentru a aduna doua numere.
Din momentul din care poti aduna, poti si inmulti, si din momentul din care poti inmulti,
poti sa faci orice.
Avand in vedere ca operatiile de baza sunt mai simple decat matematica de clasa intai,
iti poti imagina un computer ca un grup de copii de sapte ani
raspunzand la intrebari foarte simple de matematica.
Un grup suficient de mare pot calcula orice, de la astrofizica pana la Zelda.
Cu toate acestea, componentele devin din ce in ce mai mici,
iar fizica cuantica fac chestiile putin mai complucate.
Pe scurt, un tranzistor este doar un intrerupator electric.
Electricitatea este formata din electroni care se misca dintr-o parte in alta,
deci un intrerupator este un pasaj care poate bloca electronii din a se misca pe un sens.
Astazi, dimensiunile normale pentru un tranzistor sun de 14 nanometrii,
care inseamna de 8 ori mai putin decat diametrul virusului de HIV
si de 500 de ori mai putin decat diametrul unei celule rosii.
Cum tranzistorii se micsoreaza la dimensiunile a cativa atomi,
electronii se pot transfera in cealalta parte a unui pasaj blocat
printr-un proces numit "efectul tunel".
Pe meleagurile cuantice, legile fizicii functioneaza destul de diferit fata de
caile previzibile cu care suntem obisnuiti,
si computerele traditionale pur si simplu nu mai au nici un sens.
Ne apropiem de o adevarata bariera fizica pentru progresul nostru tehnologic.
Pentru a rezolva aceasta problema, oamenii de stiinta incearca sa
foloseasca aceste proprietati fizice extraordinare in avantajul lor
prin construirea computerelor cuantice.
In computerele normale, bitii sunt cea mai mica unitate de informatie.
Computerele cuantice folosesc cubiti, care si acestia pot fi setati pe doua valori.
Un cubit poate fi la oricare dintre cele doua nivele ale sistemului quantic,
precum un spin intr-un camp magnetic, sau un singur foton.
"Zero" si "unu" sunte cele doua stari posibile in acest sistem,
precum polarizarile orizontale sau verticale ale unui foton.
In lumea cuantica, cubitul nu trebuie sa ia doar una dintre forme;
poate fi in orice proportie in ambele stari in acelasi timp.
Aceasta proprietate se numeste superpozitie.
Dar din momentul in care ii testezi valoarea, de exemplu, prin trimiterea unui foton printr-un filtru,
trebuie sa decida daca este fie verical sau orizontal polarizat.
Deci, atat timp cat nu este observat, cubitul este intr-o superpozitie de probabilitati
pentru"zero" si "unu", si nu poti prezici care va fi cea finala.
Dar din momentul verificarii, se compune intr-un dintre cele doua stari definite.
Superpozitia schimba regulile jocului.
Pantru biti pot fi intr-una din cele 2 la puterea a 4-a
combinatii diferite odata.
Asta inseamna 16 combinatii diferite, din care poti folosi doar una.
Patru cubiti aflati in superpozitie,
pot fi in toate cele 16 combinatii in acelasi timp!
Acest numar creste exponential cu fiecare cubit adaugat.
Douazeci pot sa stocheze milioane de valori deodata.