Rəqəmsal transformasiya dünyanı əvvəlkindən daha sürətli dəyişir. Rəqəmsal dövrün əsas konsepsiyaları haqqında öyrənmək, mövcud modelləri heyrətamiz sürət və güclə dəyişdirməyə qadir olan başqa bir yeni texnologiya dalğasının yaxınlaşması ilə daha da vacib olacaq: kvant hesablamaları.
Bu yazıda biz ənənəvi hesablama və kvant hesablamanın əsas anlayışlarını müqayisə edirik, həmçinin onların müxtəlif sahələrdə tətbiqini araşdırmağa başlayırıq.
Kvant xassələri nələrdir?
Tarix boyu insanlar elm vasitəsilə təbiətin işini dərk etdikləri üçün texnologiyanı inkişaf etdirmişlər. 1900-1930-cu illər arasında hələ yaxşı başa düşülməyən bəzi fiziki hadisələrin tədqiqi yeni fiziki nəzəriyyənin yaranmasına səbəb oldu: Kvant mexanikası. Bu nəzəriyyə mikroskopik dünyanın işini, molekulların, atomların və elektronların təbii yaşayış mühitini təsvir edir və izah edir.
O, təkcə bu hadisələri izah edə bilməyib, həm də atomaltı reallığın tamamilə əks-intuitiv, demək olar ki, sehrli bir şəkildə işlədiyini və mikroskopik dünyada baş verməyən hadisələri başa düşməyə imkan verib. makroskopik dünya.
Bu kvant xassələrinə kvant superpozisiya, kvant dolaşıqlığı və kvant teleportasiya daxildir.
- Kvant superpozisiyası zərrəciyin eyni anda necə müxtəlif vəziyyətlərdə ola biləcəyini təsvir edir.
- Kvant bağlantısı iki zərrəciyin “dolaşan” vəziyyətə necə gətirilə biləcəyini və bundan sonra, fiziki məsafələrinə baxmayaraq, demək olar ki, eyni vaxtda reaksiya verəcəyini təsvir edir. Başqa sözlə, onlar istədiyiniz qədər bir-birindən uzaqda yerləşdirilə bilər və biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, digəri də həmin qarşılıqlı təsirə reaksiya verir.
- Kvant teleportasiya kosmosda səyahət etmədən kosmosda bir yerdən digər yerə məlumat göndərmək üçün kvant dolaşıqlığından istifadə edir.
Kvant hesablaması atomaltı təbiətin bu kvant xüsusiyyətlərinə əsaslanır.
Bu halda, Kvant Mexanikası vasitəsilə mikroskopik dünya haqqında bugünkü anlayış bizə insanların həyatını yaxşılaşdırmağa qadir olan texnologiyalar ixtira etməyə və dizayn etməyə imkan verir. Kvant hadisələrini istifadə edən bir çox fərqli texnologiya var və onlardan bəziləri, məsələn, lazerlər və ya maqnit rezonans görüntüləmə (MRT) yarım əsrdən çoxdur ki, mövcuddur.
Kvant hesablama nədir?
Kvant kompüterlərinin necə işlədiyini başa düşmək üçün əvvəlcə hər gün istifadə etdiyimiz və bu məqalədə rəqəmsal və ya klassik kompüterlər kimi bəhs etdiyimiz kompüterlərin necə işlədiyini izah etməkdə fayda var. Bunlar, planşetlər və ya mobil telefonlar kimi bütün digər elektron cihazlar kimi, əsas yaddaş vahidləri kimi bitlərdən istifadə edirlər. Bu o deməkdir ki, proqramlar və proqramlar bitlərlə, yəni sıfırlar və birlərin ikili dilində kodlaşdırılır.
Hər dəfə bu qurğulardan hər hansı biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olduğumuz zaman, məsələn, klaviaturada bir düyməyə basmaqla kompüter daxilində sıfır və birlərin sətirləri yaradılır, məhv edilir və/və ya dəyişdirilir.
Maraqlı sual budur ki, kompüterin daxilində fiziki olaraq bu sıfırlar və birlər nədir? Bitlərin sıfır və bir vəziyyətləri keçid rolunu oynayan tranzistorlar adlanan mikroskopik hissələrdən keçən elektrik cərəyanına uyğundur. Heç bir cərəyan getmədikdə, tranzistor "söndürülür" və bir bit 0-a uyğundur, axdıqda isə "açılır" və bir bitə uyğundur.
Daha sadələşdirilmiş formada, sanki 0 və 1 bitləri dəliklərə uyğun gəlir, beləliklə, boş dəlik bir az 0, elektronun tutduğu dəlik isə bir az 1-dir. İndi indiki kompüterlərin necə işlədiyi barədə təsəvvürümüz var. , gəlin kvant kompüterlərinin necə işlədiyini anlamağa çalışaq.
Bitlərdən qubitlərə qədər
Kvant hesablamasında əsas məlumat vahidi kvant biti və ya kubitdir. Qubitlər, tərifinə görə, bitlər kimi, aşağı səviyyədə ola bilən, 0 kimi müəyyən edilmiş aşağı həyəcan və ya enerji vəziyyətinə uyğun gələn iki səviyyəli kvant sistemləridir; və ya daha yüksək həyəcan vəziyyətinə uyğun gələn və ya 1 kimi təyin olunan yüksək səviyyədə.
Bununla belə, klassik hesablama ilə əsas fərq də buradadır, qubitlər 0 ilə 1 arasında sonsuz sayda aralıq vəziyyətlərdən hər hansı birində ola bilər, məsələn, 0-ın yarısı və 1-in yarısı və ya 0-ın dörddə üçü və dörddə biri 1. Bu fenomen kvant superpozisiya kimi tanınır və kvant sistemlərində təbiidir.
Kvant alqoritmləri: Eksponent olaraq daha güclü və səmərəli hesablama
Kvant kompüterlərinin məqsədi, kvant sistemləri kimi kubitlərin kvant xüsusiyyətlərindən faydalanmaq, klassiklərdən daha böyük emal gücü təklif etmək üçün superpozisiya və dolaşıqlıqdan istifadə edən kvant alqoritmlərini işlədə bilməkdir.
Qeyd etmək vacibdir ki, real paradiqma dəyişikliyi rəqəmsal və ya klassik kompüterlərin - indiki kompüterlərin- etdiyi işi yerinə yetirməkdən ibarət deyil, bir çox məqalələrin səhvən iddia etdiyi kimi, daha sürətlidir, əksinə kvant alqoritmləri müəyyən əməliyyatları yerinə yetirməyə imkan verir. tamamilə fərqli bir şəkildə həyata keçirilir; Bu, çox vaxt daha səmərəlidir - yəni daha az vaxtda və ya daha az hesablama resurslarından istifadə etməklə.
Bunun nə demək olduğunun konkret nümunəsinə baxaq. Təsəvvür edək ki, biz San-Fransiskodayıq və ora çatmaq üçün milyonlarla variant arasından Nyu Yorka ən yaxşı marşrutun hansı olduğunu bilmək istəyirik (N=1,000,000). Optimal marşrutu tapmaq üçün kompüterlərdən istifadə edə bilmək üçün biz 1,000,000 variantı rəqəmləşdirməliyik ki, bu da onları klassik kompüter üçün bit dilinə və kvant kompüteri üçün kubitlərə çevirməyi nəzərdə tutur.
Klassik kompüter istənilən yolu tapana qədər bütün yolları bir-bir keçməli olsa da, kvant kompüteri bütün yolları eyni anda nəzərdən keçirməyə imkan verən kvant paralelliyi kimi tanınan bir prosesdən istifadə edir. Bu o deməkdir ki, kvant kompüteri istifadə olunan resursların optimallaşdırılması hesabına klassik kompüterdən daha tez optimal marşrutu tapacaq.
Hesablama qabiliyyətindəki fərqləri başa düşmək üçün n kubit ilə 2 ilə mümkün olana ekvivalent edə bilərik.n bitlər. Tez-tez deyirlər ki, təxminən 2 ilə70 kvant kompüterində kainatdakı təxminən 2 atom sayından daha çox əsas vəziyyətə - daha fərqli və eyni vaxtda simvol sətirlərinə malik ola bilərsiniz.80. Başqa bir misal, təxmin edilir ki, 2000 ilə 2500 kubit arasında olan kvant kompüteri ilə siz bu gün istifadə olunan bütün kriptoqrafiyanı (açıq açar kriptoqrafiyası kimi tanınır) sındıra bilərsiniz.
Kriptoqrafiyaya gəldikdə, istifadə etməyin bir çox üstünlükləri var kvant hesablama. Əgər iki sistem sırf dolaşıqdırsa, bu o deməkdir ki, onlar bir-biri ilə korrelyasiya olunur (yəni, biri dəyişdikdə, digəri də dəyişir) və heç bir üçüncü tərəf bu əlaqəni bölüşmür.
Takeaway
Biz rəqəmsal transformasiya dövründəyik ki, bu zaman blokçeyn, süni intellekt, dronlar, əşyaların interneti, virtual reallıq, 5G, 3D printerlər, robotlar və ya digər inkişaf edən texnologiyalar muxtar nəqliyyat vasitələri bir çox sahələrdə və sektorlarda getdikcə daha çox mövcuddur.
İnkişafı sürətləndirmək və sosial təsir yaratmaqla insan həyatının keyfiyyətini yüksəltmək məqsədi daşıyan bu texnologiyalar hazırda paralel olaraq inkişaf edir. Yalnız nadir hallarda şirkətlərin blokçeyn və IoT və ya dronlar kimi bu texnologiyaların iki və ya daha çoxunun birləşməsindən istifadə edən məhsullar hazırladığını görürük. süni intellekt.
Onların bir araya gəlməsi və beləliklə, eksponent olaraq daha böyük təsir yaratması nəzərdə tutulsa da, onların içində olduqları inkişafın erkən mərhələsi və tərtibatçıların və texniki biliklərə malik insanların azlığı konvergensiyaların hələ də gözlənilən vəzifə olduğunu bildirir.
Kvant texnologiyalarının dağıdıcı potensialına görə təkcə bütün bu yeni texnologiyalarla yaxınlaşması deyil, həm də onların demək olar ki, hamısına geniş təsir göstərməsi gözlənilir. Kvant hesablama kibertəhlükəsizlik və ya blokçeyn kimi kriptoqrafiyanın daha aktual rol oynadığı texnologiyalara daha çox təsir etməklə, məlumatların autentifikasiyası, mübadiləsi və təhlükəsiz saxlanmasını təhdid edəcək.
Cavab yaz