מחשוב קוונטי הסביר (כמו שאתה בן 5)
הרעיון של "מחשוב קוונטי" לאחרונה הולך ויראלי - בזכות ראש ממשלה מסוים - הוא אחד מאתרי המדע הלא-מנודעים של מציצות לא מדעיות.
הסיבה שרובנו לא שמעו על זה עדיין למרות זה להיות סביב במשך עשרות שנים, זה על פי רוב זה תיאורטי ואלה שהתנסו בו בהתחלה היו שקטים מאוד על זה בגלל הצורך בסודיות צבאית וחברתית.
עם זאת, עכשיו אנו יודעים כי מכניקת הקוונטים ואת שילוב המחשוב קיים ופתאום זה בתוך תחום העניין של כולם. אם אתה לא יודע איזה מחשב קוונטי אבל לא רוצה להישאר מחוץ לולאה, לקרוא על מנת לגלות מדוע זה טוב יותר מאשר המחשבים המסורתיים שאנחנו עובדים עם היום.
מחשבים מסורתיים וביטים
מחשבים הם בעיקר דיגיטלי, אלקטרוניים רצון אינטראקציה עם נתונים המיוצגים ספרות בינאריות הידוע בשם סיביות (0 ו 1 של). יהיה זה תמונות, טקסט, אודיו או כל הנתונים האחרים - הכל מאוחסן ביטים.
מבחינה פיזית, מספרים בינאריים 0 ו 1 יכול להיות המיוצגת באמצעות כל ישות של שתי מדינות כמו מטבע (ראש וזנב) או מתג (או כבוי). במחשבים, סיביות הם נוכחות או היעדר מתח (1 או 0), או שינוי או שימור כיוון מגנטי בדיסקים קשיחים מגנטיים.
הנתונים מנוהלים על ידי חישוב הביטים המאוחסנים. חישוב נעשה על ידי השערים ההיגיון אשר מורכבים בדרך כלל טרנזיסטורים השולטים מעבר של אות אלקטרוני. אם זה מאפשר את האות לעבור, זה קצת 1 ואם האות הוא חתך, זה 0.
גבולות הטרנזיסטורים /
עם גודל שבב מתמיד גדל מספר גדל והולך של רכיבים, מכשירים אלקטרוניים יכולים לבוא עם מיליוני טרנזיסטורים שיכולים להיות קטנים כמו 7nm (שהוא 1000 פעמים קטן יותר תא דם אדום רק 20 פעמים גדול יותר מאשר כמה אטומים).
גודל הטרנזיסטורים יכול להמשיך להתכווץ אבל בסופו של דבר, הם יפגעו גבול פיזי שבו אלקטרונים רק מנהרה דרכם לא תהיה שליטה על זרימת האות האלקטרונית.
לצורך הגובר והולך של חישוב רב עוצמה והתקנים קטנים יותר, מגבלת גודל על רכיב אלקטרוני בסיסי הוא המדרכה התקדמות. מדענים מחפשים דרכים חדשות לקחת פחות זמן מקום לחשב ולאחסן נתונים, ואחת הדרכים שבהן אנו יכולים להשתמש היא מחשוב קוונטי.
Qubits, סופרפוזיציה ו הסתבכות
מחשוב קוונטי משתמש בקוביטים במקום ביטים כדי לייצג נתונים. Qubits מיוצגים באמצעות חלקיקים קוונטיים כמו אלקטרונים ו פוטונים.
חלקיקים קוונטיים בעלי תכונות כמו ספין קיטוב אשר ניתן להשתמש בהם כדי לייצג נתונים. לדוגמה, קוביט מסתובב כלפי מעלה יכול להיות 1 ומטה 0.
אבל הכוח של מחשוב קוונטי נובע מהעובדה כי בניגוד ביטים שהם גם 1 או 0, qubits יכול להיות 1 ו 0 בו זמנית, בגלל נכס שנקרא סופרפוזיציה, שבו חלקיקים קוונטיים נמצאים במספר מדינות באותו הזמן.
זה מגדיל את כוח חישוב של qubit, שכן ניתן להשתמש בו הן 1 ו 0 במהלך חישוב בסוף, פעם אחת נמדד, הוא הופך להיות 1 או 0.
המאפיין של סופרפוזיציה ניתן להסביר בקלות על ידי ניסוי מחשבה מפורסם שנעשה על חתול דמיוני על ידי שרדינגר, פיסיקאי אוסטרי.
בעולם הקוונטי, יש גם נכס נוסף שניתן לנצל אותו במחשוב הסתבכות קוונטית. זה בעצם מתייחס חלקיקים קוונטיים "תכונות להסתבך ו להיות תלויים זה בזה ולכן לא ניתן לשנותם בנפרד.
הם מתנהגים כמו מערכת אחת עם מצב כללי.
נניח 2 qubits עוברים הסתבכות, אם אחד של המצב של קוביט הוא השתנה, השני ישתנה מדי. זה מוביל עיבוד מקבילי אמיתי או מחשוב זה יכול לחתוך את זמן המחשוב באופן משמעותי בהשוואה למחשבים המסורתיים.
קשיים ושימושים
ישנם מכשולים מעשיים רבים להתגבר על ידי מדענים ומהנדסים, כמו יצירת סביבה מבוקרת עבור qubits ו מציאת דרכים לתפעל את תכונותיהם, כדי לייצר תוצאה רצויה.
אבל פעם מחשבים קוונטיים עם כוח חישובית גבוהה נוצרים בסופו של דבר, הם יכולים לשמש כדי לפתור בעיות שאחרת קח הרבה זמן כדי להשלים על ידי מחשבים מסורתיים.
מציאת גורמים ראשוניים של מספרים גדולים, את הבעיה סוכן מכירות עבור מספר גדול של ערים, ובעיות דומות אחרות דורשים מספר אקספוננציאלי של השוואות כדי לקבל תוצאהs. כמו כן, חיפוש באמצעות מסדי נתונים קולוסאליים הוא עדיין תהליך מאוד זמן רב עבור מחשבים דיגיטליים אפילו הנוכחי.
נושאים אלה ניתן לטפל עם מחשבים קוונטיים, אשר יכול לפתור בעיות שיכולות לקחת מאות שנים במחשבים המסורתיים, בתוך דקות.
(H / T: IBM)
