کامپیوترهای دهه گذشته بسیار سریع توسعه یافتند. در حقیقت، به خاطر یک نسل، آنها از یک لوله بزرگ و از اتاق های بزرگ تا قرص های مینیاتور عبور می کردند. حافظه و سرعت به سرعت افزایش یافت. اما لحظه ای آمد که وظایف ظاهرا فراتر از قدرت کامپیوترهای مدرن حتی قدرت فوق العاده بود.
یک کامپیوتر کوانتومی چیست؟
ظهور وظایف جدیدی که فراتر از کنترل رایانه های معمولی است، مجبور شده است فرصت های جدیدی را جستجو کند. و به عنوان یک جایگزین برای رایانه های معمولی، کوانتوم ظاهر شد. یک کامپیوتر کوانتومی یک روش کامپیوتری است، که اساس عمل است که بر اساس عناصر مکانیک کوانتومی است. مقررات اصلی مکانیک کوانتومی در ابتدای قرن گذشته شکل گرفت. ظاهر آن به حل بسیاری از مشکلات فیزیک رسید که راه حل فیزیک کلاسیکی را پیدا نکردند.
گرچه تئوری کوآنتا قرن دوم را در نظر می گیرد، هنوز هم قابل درک تنها به دایره ای متخصص است. اما نتایج واقعی مکانیک کوانتومی وجود دارد، که ما قبلا آن را تجربه کرده ایم - تکنولوژی لیزر، توموگرافی. و در پایان قرن گذشته نظریه محاسبه کوانتومی توسط فیزیکدان شوروی یو مانین توسعه یافت. پنج سال بعد، دیوید داوید ایده یک ماشین کوانتومی را معرفی کرد.
آیا کامپیوتر کوانتومی وجود دارد؟
اما تجسم ایده ها خیلی ساده نبود. به صورت دوره ای، گزارش هایی وجود دارد که یک کامپیوتر کوانتومی دیگر ایجاد شده است. توسعه چنین فناوری کامپیوتری توسط غول های در زمینه فناوری اطلاعات کار می کند:
- D-Wave شرکتی از کانادا است که اولین تولید کننده کامپیوترهای کوانتومی عملیاتی بود. با این حال، متخصصان در حال بحث در مورد اینکه آیا این رایانه ها واقعا رایانه های کوانتومی هستند و چه مزایایی دارند.
- آی بی ام - یک کامپیوتر کوانتومی ایجاد کرد و برای آزمایشات با الگوریتم های کوانتومی آن را به کاربران اینترنت باز کرد. تا سال 2025، این شرکت قصد دارد تا مدل هایی را ایجاد کند که بتواند مسائل عملی را حل کند.
- گوگل - در سال جاری از رایانه ای که قادر به اثبات برتر بودن رایانه های کوانتومی در رایانه های معمولی است، اعلام کرد.
- در ماه مه 2017، دانشمندان چینی در شانگهای اعلام کردند که قدرتمند ترین کامپیوتر کوانتومی در جهان ایجاد شده است که 24 برابر آنالوگهای فرکانس پردازش سیگنال را فراتر از آن می گذارد.
- در ژوئیه 2017، در کنفرانس مسکو در فن آوری های کوانتومی، اعلام شد که یک کامپیوتر کوانتومی 51 کیلوبیت ایجاد شده است.
تفاوت بین کامپیوتر کوانتومی و رایانه معمولی چیست؟
تفاوت اساسی یک کامپیوتر کوانتومی در رویکرد به روند محاسبه.
- در یک پردازنده معمولی، تمام محاسبات بر اساس بیت هایی است که در دو حالت 1 یا 0 وجود دارد. بدین معنی که تمام کارها به تجزیه و تحلیل مقدار زیادی اطلاعات برای انطباق با شرایط مشخص شده کاهش می یابد. رایانه کوانتومی بر پایه کوبیدها (بیت های کوانتومی) است. ویژگی آنها توانایی در حالت 1، 0 و همچنین همزمان 1 و 0 است.
- توانایی های یک کامپیوتر کوانتومی به طور قابل توجهی افزایش می یابد، زیرا نیازی به جستجو برای پاسخ درست در میان مجموعه وجود ندارد. در این مورد، پاسخ از انواع موجود در حال حاضر با یک احتمال خاص از مکاتبات انتخاب شده است.
کامپیوتر کوانتومی چیست؟
اصل كامپيوتر كوانتومي كه براساس انتخاب يك راه حل با احتمال كافي و توانايي اين راه حل بسيار سريعتر از كامپيوترهاي مدرن است، هدف از كاربرد آن را تعيين مي كند. اول از همه، ظهور این نوع تکنولوژی کامپیوتر، رمزنگاران را نگران می کند. این به دلیل توانایی یک رایانه کوانتومی است که به راحتی کلمات عبور را محاسبه کند. بنابراین، قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی که توسط دانشمندان روسی-آمریکایی ایجاد شده است، قادر به به دست آوردن کلید های موجود در سیستم های رمزنگاری موجود است.
همچنین کارهای عملی کاربردی تر برای کامپیوترهای کوانتومی وجود دارد، آنها با رفتار ذرات ابتدایی، ژنتیک، مراقبت های بهداشتی، بازارهای مالی، حفاظت از شبکه ها از ویروس ها، هوش مصنوعی و بسیاری دیگر که رایانه های عادی نمی توانند حل شوند مرتبط هستند.
چگونه یک کامپیوتر کوانتومی مرتب می شود؟
ساخت یک کامپیوتر کوانتومی بر اساس استفاده از کوبیدها است. به عنوان عملکرد فیزیکی qubits در حال حاضر استفاده می شود:
- حلقه های ابررسانایی با دوام، با جریان چند جهته؛
- اتم های فردی، تحت تاثیر پرتوهای لیزر؛
- یون ها؛
- فوتونها؛
- انواع استفاده از نانوبلورهای نیمه رسانا در حال توسعه هستند.
کامپیوتر کوانتومی - اصل عملیات
اگر در کار با یک کامپیوتر کلاسیک اطمینان وجود داشته باشد، پس پرسش درباره اینکه چگونه یک کامپیوتر کوانتوم کار می کند مشکل است. شرح عملیات یک کامپیوتر کوانتومی بر اساس دو عبارات غیر قابل درک است:
- اصل توطئه ، یک سوال از کوبیت ها است که قادر به همزمان شدن در موقعیت های 1 و 0 هستند. این به چندین محاسبات می انجامد تا به طور همزمان به جای انتخاب گزینه ها، که باعث افزایش چشمگیری در زمان می شود.
- گرفتگی کوانتومی پدیده ای است که توسط A. انیشتین ذکر شده است که اتصال دو ذره است. به عبارت ساده، اگر یکی از ذرات دارای پیوند مثبت باشد، سپس دوم فورا یک پیوند مثبت می گیرد. این ارتباط بدون توجه به فاصله رخ می دهد.
چه کسی کامپیوتر کوانتومی را اختراع کرد؟
پایه مکانیک کوانتومی در آغاز قرن گذشته به عنوان یک فرضیه توضیح داده شد. توسعه آن با چنین فیزیکدانان درخشان مانند Max Planck، A. Einstein، Paul Dirac متصل است. در سال 1980، آنتونوف ایده امکان محاسبات کوانتومی را پیشنهاد کرد. و یک سال بعد ریچارد Feyneman در نظریه مدل اولین کامپیوتر کوانتومی.
در حال حاضر ایجاد کامپیوترهای کوانتومی در مرحله توسعه و حتی دشوار است تصور کنید چه چیزی یک کامپیوتر کوانتومی می تواند انجام دهد. اما کاملا واضح است که تسلط بر این مسیر، مردم را در معرض بسیاری از اکتشافات جدید در همه زمینه های علمی، به ما اجازه می دهد تا به دنیای میکرو و کلان نگاه کنیم تا بیشتر درباره طبیعت ذهن، ژنتیک یاد بگیریم.