Ang pagbag-o sa digital nagbag-o sa kalibutan nga mas paspas kaysa kaniadto. Ang pagkat-on bahin sa mga yawe nga konsepto sa digital nga edad mahimong labi ka kritikal sa nagsingabot nga pag-abot sa lain nga bag-ong balud sa teknolohiya nga makahimo sa pagbag-o sa mga naa na nga modelo nga adunay katingad-an nga katulin ug gahum: quantum computing.
Niini nga artikulo, atong itandi ang mga batakang konsepto sa tradisyonal nga kompyuter ug quantum computing, ug nagsugod usab sa pagsuhid sa ilang aplikasyon sa lainlaing mga lugar.
Unsa ang quantum properties?
Sa tibuok kasaysayan, ang mga tawo nakaugmad ug teknolohiya tungod kay ilang nasabtan ang mga buhat sa kinaiyahan pinaagi sa siyensiya. Sa tunga-tunga sa 1900s ug 1930s, ang pagtuon sa pipila ka pisikal nga panghitabo nga wala pa masabti pag-ayo nagpatunghag bag-ong pisikal nga teorya: Quantum Mechanics. Kini nga teorya naghulagway ug nagpatin-aw sa mga buhat sa mikroskopiko nga kalibutan, ang natural nga pinuy-anan sa mga molekula, mga atomo ug mga electron.
Dili lamang kini nakapatin-aw niini nga mga panghitabo, apan nahimo usab nga posible nga masabtan nga ang subatomic nga realidad nagtrabaho sa usa ka hingpit nga kontra-intuitive, halos mahika nga paagi, ug nga ang mga panghitabo nahitabo sa mikroskopiko nga kalibutan nga wala mahitabo sa kalibutan. macroscopic nga kalibutan.
Kini nga mga quantum properties naglakip sa quantum superposition, quantum entanglement, ug quantum teleportation.
- Quantum superposition naghulagway kon sa unsang paagi ang usa ka partikulo mahimong anaa sa lain-laing mga estado sa samang higayon.
- Quantum entanglement naghulagway kon sa unsang paagi ang duha ka mga partikulo mahimong dad-on ngadto sa usa ka "nasabod" nga kahimtang ug, human niana, motubag halos dungan sa samang paagi, bisan pa sa ilang pisikal nga gilay-on. Sa laing pagkasulti, mahimo silang ibutang nga layo sa gitinguha, ug, kung makig-uban sa usa, ang lain motubag sa parehas nga interaksyon.
- Quantum teleportation naggamit sa quantum entanglement aron ipadala ang impormasyon gikan sa usa ka lugar sa kawanangan ngadto sa lain nga dili kinahanglan nga mobiyahe sa kawanangan.
Ang quantum computing gibase niining mga quantum properties sa subatomic nga kinaiyahan.
Sa kini nga kaso, ang pagsabot karon sa mikroskopiko nga kalibutan pinaagi sa Quantum Mechanics nagtugot kanamo sa pag-imbento ug pagdesinyo sa mga teknolohiya nga makahimo sa pagpauswag sa kinabuhi sa mga tawo. Adunay daghang lain-laing mga teknolohiya nga naggamit sa quantum phenomena, ug ang uban niini, sama sa mga laser o magnetic resonance imaging (MRI), anaa na sa kapin sa tunga sa siglo.
Unsa ang quantum computing?
Aron masabtan kung giunsa paglihok ang mga kompyuter nga quantum, mapuslanon nga ipasabut una kung giunsa ang mga kompyuter nga gigamit namon matag adlaw, nga gipunting sa kini nga artikulo nga digital o klasikal nga mga kompyuter, nagtrabaho. Kini, sama sa ubang mga electronic device sama sa mga tablet o mobile phone, naggamit sa mga bits isip ilang sukaranan nga mga yunit sa memorya. Kini nagpasabot nga ang mga programa ug mga aplikasyon gi-encode sa mga tipik, ie sa binary nga pinulongan sa mga sero ug usa.
Matag higayon nga makig-interact kami sa bisan hain niini nga mga himan, pananglitan pinaagi sa pagpindot sa usa ka yawe sa keyboard, ang mga kuwerdas sa mga sero, ug ang mga nahimo, gilaglag ug/o giusab sulod sa kompyuter.
Ang makaiikag nga pangutana mao, unsa kini nga mga zero ug ang mga pisikal sa sulod sa kompyuter? Ang sero ug usa ka estado sa mga tipik katumbas sa koryente nga nagdagayday, o dili, pinaagi sa mikroskopiko nga mga bahin nga gitawag ug transistor, nga naglihok isip mga switch. Kung walay agos nga nagdagayday, ang transistor "off" ug katumbas sa gamay nga 0, ug kung kini nagdagayday, kini "on" ug katumbas sa gamay nga 1.
Sa usa ka mas gipasimple nga porma, kini ingon nga ang mga bit 0 ug 1 katumbas sa mga lungag, mao nga ang usa ka walay sulod nga lungag usa ka gamay nga 0 ug ang usa ka lungag nga giokupar sa usa ka electron usa ka gamay nga 1. Karon nga kita adunay usa ka ideya kon sa unsang paagi ang mga computer karon nagtrabaho. , atong sulayan nga masabtan kung giunsa ang mga kompyuter nga quantum nagtrabaho.
Gikan sa mga bit hangtod sa mga qubit
Ang sukaranan nga yunit sa impormasyon sa quantum computing mao ang quantum bit o qubit. Ang mga qubit, pinaagi sa kahulugan, duha ka lebel nga sistema sa quantum nga, sama sa mga tipik, mahimong anaa sa ubos nga lebel, nga katumbas sa usa ka kahimtang sa ubos nga eksaytasyon o enerhiya nga gihubit nga 0; o sa taas nga lebel, nga katumbas sa usa ka kahimtang sa mas taas nga kahinam o gihubit ingon 1.
Bisan pa, ug dinhi nahimutang ang sukaranan nga kalainan sa klasikal nga pag-compute, ang mga qubit mahimo usab sa bisan unsang walay kinutuban nga gidaghanon sa mga intermediate nga estado tali sa 0 ug 1, sama sa usa ka estado nga tunga sa 0 ug tunga sa 1, o tulo ka quarter sa 0 ug usa ka quarter. sa 1. Kini nga panghitabo nailhan nga quantum superposition ug natural sa quantum system.
Quantum algorithms: Exponentially mas gamhanan ug episyente nga computing
Ang katuyoan sa quantum computers mao ang pagpahimulos niining mga quantum properties sa qubits, isip quantum system, aron makadagan ang quantum algorithms nga naggamit ug superposition ug entanglement aron makahatag ug mas dako nga gahum sa pagproseso kay sa mga classical.
Mahinungdanon nga ipunting nga ang tinuud nga pagbag-o sa paradigma wala maglangkob sa pagbuhat sa parehas nga butang nga gibuhat sa digital o klasikal nga mga kompyuter - ang mga karon-, apan mas paspas, sama sa daghang mga artikulo nga sayup nga giangkon, apan ang mga algorithm sa quantum nagtugot sa pipila nga mga operasyon nga mahimo. gihimo sa usa ka hingpit nga lahi nga paagi; nga sa kasagaran mas episyente -nga mao, sa mas gamay nga panahon o sa paggamit sa mas gamay nga computational resources-.
Atong tan-awon ang usa ka konkreto nga pananglitan kung unsa ang gipasabut niini. Hunahunaa nga naa ta sa San Francisco ug gusto namong mahibal-an kung unsa ang labing kaayo nga ruta sa New York gikan sa usa ka milyon nga kapilian sa pag-adto didto (N=1,000,000). Aron makagamit sa mga kompyuter aron makit-an ang labing maayo nga ruta, kinahanglan naton nga i-digitize ang 1,000,000 nga mga kapilian, nga nagpasabut sa paghubad niini sa gamay nga lengguwahe para sa klasikal nga kompyuter ug sa mga qubit alang sa quantum computer.
Samtang ang usa ka klasikal nga kompyuter kinahanglan nga moagi sa tanan nga mga agianan sa usag usa hangtod makit-an ang gusto, ang usa ka quantum computer nagpahimulos sa usa ka proseso nga nailhan nga quantum parallelism nga nagtugot niini, sa panguna, pagkonsiderar sa tanan nga mga agianan sa usa ka higayon. Kini nagpasabot nga ang quantum computer makakaplag sa labing maayo nga rota nga mas paspas kay sa klasikal nga kompyuter, tungod sa pag-optimize sa gigamit nga mga kapanguhaan.
Aron masabtan ang mga kalainan sa kapasidad sa pagkalkula, nga adunay n qubits mahimo naton ang katumbas sa kung unsa ang mahimo sa 2n mga tipik. Kanunay giingon nga adunay mga 270 qubits mahimo ka nga adunay daghang mga base nga estado sa usa ka quantum computer - mas lahi ug dungan nga mga linya sa mga karakter - kaysa sa gidaghanon sa mga atomo sa uniberso, nga gibanabana nga mga 280. Ang laing pananglitan mao nga gibana-bana nga sa usa ka quantum computer nga tali sa 2000 ug 2500 qubits mahimo nimong mabungkag ang halos tanang cryptography nga gigamit karon (nailhan nga public key cryptography).
Kutob sa cryptography, adunay daghang mga bentaha sa paggamit quantum computing. Kung ang duha ka mga sistema pulos nalambigit, kana nagpasabot nga sila may kalabutan sa usag usa (pananglitan, kung ang usa mausab, ang lain usab mausab) ug walay ikatulo nga partido nga nakigbahin niini nga correlation.
Takeaway
Anaa kita sa usa ka panahon sa digital nga pagbag-o diin ang lainlaing mga nag-uswag nga teknolohiya sama sa blockchain, artificial intelligence, drone, Internet of Things, virtual reality, 5G, 3D printer, robot o autonomous nga mga sakyanan nagkadaghan ang anaa sa daghang natad ug sektor.
Kini nga mga teknolohiya, nga gitakda aron mapauswag ang kalidad sa kinabuhi sa tawo pinaagi sa pagpadali sa pag-uswag ug pagmugna sa sosyal nga epekto, sa pagkakaron nag-uswag nga managsama. Panagsa ra nga makita namon ang mga kompanya nga nagpalambo sa mga produkto nga nagpahimulos sa mga kombinasyon sa duha o daghan pa niini nga mga teknolohiya, sama sa blockchain ug IoT o mga drone ug artipisyal nga intelligence nga.
Samtang sila gitakda nga maghiusa ug sa ingon makamugna ug labi ka dako nga epekto, ang sayong yugto sa pag-uswag nga ilang naa sa ug ang kanihit sa mga developer ug mga tawo nga adunay mga teknikal nga background nagpasabut nga ang mga panagsama usa pa ka naghulat nga buluhaton.
Tungod sa ilang makabalda nga potensyal, ang mga teknolohiya sa quantum gilauman nga dili lamang maghiusa sa tanan niining mga bag-ong teknolohiya, apan usab adunay usa ka halapad nga impluwensya sa halos tanan niini. Pag-compute sa kwantum maghulga sa pag-authenticate, pagbayloay ug luwas nga pagtipig sa datos, nga adunay mas dako nga epekto sa mga teknolohiya diin ang kriptograpiya adunay mas hinungdanon nga papel, sama sa cybersecurity o blockchain.
Leave sa usa ka Reply