Програмуючи Всесвіт. Космос – квантовий комп’ютер - Сет Ллойд

Скачать книгу

дорівнюють 1, інакше він утворить вихідний 0. Елемент АБО бере два вхідні біти й утворює вихідний біт, що дорівнює 1, якщо один або обидва біти дорівнюють 1; якщо обидва вхідні біти дорівнюють 0, тоді він утворює вихідний 0. Від часу, як логік Джордж Буль, викладач Королівського коледжу в місті Корк, опублікував своє «Дослідження законів думки» у 1854 році, ми знаємо, що будь-який логічний вираз, зокрема й складні математичні розрахунки, може ґрунтуватися на складниках НЕ, КОПІЮВАТИ, І й АБО. Вони складають універсальний набір логічних елементів.

      У «Законах думки» Буля йдеться про те, що будь-який логічний вираз або обчислення можуть бути закодовані як логічна схема. Цифровий комп’ютер – це комп’ютер, що працює, застосовуючи велику логічну схему, що складається з мільйонів логічних елементів. Персональний комп’ютер – це електронне втілення цифрової машини.

      В електронному комп’ютері біти реєструються такими електронними пристроями, як конденсатори. Конденсатор – це щось на кшталт відра, в якому містяться електрони. Щоб наповнити відро, до конденсатора підводять напругу. Конденсатор за нульової напруги не має зайвих електронів і вважається незарядженим. Незаряджений конденсатор у комп’ютері передає 0. Конденсатор за ненульової напруги містить певну кількість надлишкових електронів і передає 1.

      Конденсатори – це не просто електронні пристрої, що використовуються комп’ютерами для зберігання інформації. На жорсткому диску вашого комп’ютера біти реєструються мікроскопічними магнітами; магніт, північний полюс якого напрямлений угору, означає 0, а той, чий північний полюс напрямлений униз, означає 1. Як завжди, будь-який пристрій, що має два визначальні стани, здатний передавати біт.

      У звичайному цифровому електронному комп’ютері логічні схеми застосовуються в транзисторах. Транзистор може вважатися перемикачем. Коли перемикач відкритий, струм не може проходити по ньому. Коли ж перемикач закритий, струм проходить крізь нього. Транзистор має два входи та один вихід. У транзисторі n-типу, коли перший вхід утримується за низької напруги, перемикач увімкнений і струм не може проходити крізь другий вхід до виходу; підвищення напруги на першому вході дає можливість струмові проходити. У транзисторі p-типу, коли перший вхід утримується за низької напруги, перемикач вимкнено, тож струм може проходити з другого входу до виходу. Транзистори n- та p-типів можуть бути з’єднані разом для утворення елементів І, АБО, НЕ та КОПІЮВАТИ.

      Коли комп’ютер обчислює, він просто застосовує логічні елементи до бітів. Комп’ютерні ігри, обробка слів, обробка великих обсягів числових даних та спаму – усе походить із електронної трансформації бітів, одного чи двох за раз.

Необчислюваність

      До цього моменту ми робили акцент на глибинній простоті інформації та обчислення. Біт – це проста річ, комп’ютер – це проста машина. Але це не означає, що комп’ютери не здатні функціонувати у складному

Скачать книгу