Enhavtabelo[Kaŝi][Montri]
Kvantuma komputado prilaboras datumojn uzante principojn de kvantuma mekaniko. Kiel rezulto, kvantuma komputiko postulas malsaman aliron ol klasika komputiko. La procesoro uzita en kvantumkomputiloj estas unu ekzemplo de tiu distingo.
Dum tradiciaj komputiloj utiligas silicio-bazitajn procesorojn, kvantumkomputiloj uzas kvantumsistemojn kiel atomoj, jonoj, fotonoj aŭ elektronoj. Ili utiligas kvantumajn ecojn por reprezenti bitojn kiuj povas esti kreitaj en diversaj kvantumsuperpozicioj de 1 kaj 0.
Do, kion precize signifas la termino "kvanto" en ĉi tiu kunteksto? Ĉu ĝi estas grava salto?
La termino kvantumo devenas de la latina vorto quantum, kiu signifas "kvanto". Ĝi estas "diskreta kvanto de energio proporcia en grandeco al la frekvenco de la radiado kiun ĝi reprezentas" en fiziko. Diskreta rilatas al io kiu estas nek kontinua nek klara. Kvanto rilatas al unikaj aŭ signifaj kvantoj en ĉi tiu signifo.
Kio estas kvantuma komputado?
Kvantuma komputado uzas algebrajn metodojn por konstrui algoritmojn por kalkuloj, kiuj ofte estas la samaj aŭ similaj al tiuj uzitaj en kvantuma fiziko. Kvantuma mekaniko, siavice, rilatas al baza fizika teorio kiu plonĝas en la klarigon de la fizikaj kvalitoj de naturo je la grandeco de atomoj kaj subatomaj partikloj.
A kvantuma komputilo estas do hipoteza komputilo kapabla efektivigi tiajn algoritmojn. Kiel rezulto, kvantumkomputiloj estas principe bazitaj sur kvantumbitoj, ankaŭ konataj kiel kvbitoj, kiuj povas esti kreitaj de ununura elektrono.
La kvantuma materialo kondutas laŭ reguloj de kvantuma mekaniko, uzante nociojn kiel probabilista komputado, supermeto, kaj implikiĝo. Tiuj ideoj funkcias kiel la fundamento por kvantumalgoritmoj, kiuj uzas la kapablojn de kvantumkomputiloj por trakti komplikajn problemojn.
En ĉi tiu artikolo, mi diskutos ĉion, kion vi bezonas scii pri kvantuma implikado.
Kio estas kvantuma implikiĝo?
Kvantuma implikiĝo okazas kiam du sistemoj estas tiel proksime ligitaj, ke scii pri unu donas al vi tujan scion pri la alia, negrave kiom malproksime ili estas.
Sciencistoj kiel Einstein estis konsternitaj de ĉi tiu fenomeno, kiun li nomis "emocia ago malproksime" ĉar ĝi malobeis la regulon, ke neniu informo povas esti sendita pli rapide ol la lumrapideco. Kromaj eksperimentoj uzantaj fotonojn kaj elektronojn, aliflanke, kontrolis implikiĝon.
Interplektiĝo estas la bazŝtono de kvantuma komputado. Kvantuma implikiĝo en fiziko rilatas al tre forta ligo inter kvantumaj partikloj. Ĉi tiu ligo estas tiel forta ke du aŭ pli da kvantumpartikloj povas esti neeviteble ligitaj estante apartigitaj per grandegaj distancoj.
Por pli kompreni ĉi tion, konsideru simplan komparon, kiu ne rilatas al fiziko aŭ komputado. Konsideru, kio okazus se ne unu, sed du moneroj estus ĵetitaj. Kutime, ĉu unu monero alteriĝas sur kapojn aŭ vostojn havas malmulte da influo sur la rezulto de la dua moneroĵeto.
Tamen, en la kazo de implikiĝo, ambaŭ partoj estas kunligitaj aŭ implikitaj, sendepende de ĉu ili estas fizike apartaj. En ĉi tiu kazo, se unu monero alteriĝas sur kapojn, la dua monero same montros kapojn, kaj inverse.
Kompreni kvantuma implikiĝo (kun ekzemplo)
Kvantuma implikiĝo estas ja situacio en kiu du sistemoj (tipe elektronoj aŭ fotonoj) estas tiel proksime ligitaj, ke akiri informojn pri la "stato" de unu sistemo (la direkto de la spino de la elektrono, diru "Supren") donus tujan scion pri la alia sistemo. "stato" (la direkto de la spino de la dua elektrono, diru "Malsupren") sendepende de kiom malproksime ekzistas tiuj sistemoj.
La frazoj "tuj" kaj "sendepende de kiom malproksime ili estas" estas signifaj. Ĉi tiu fenomeno perpleksigis sciencistojn kiel Einstein, ĉar la ŝtato ne estas difinita ĝis ĝi estas mezurita, kaj informtranssendo spitas la klasikan fizikan regulon ke informoj ne povas esti transportitaj pli rapide ol la lumrapideco.
Tamen, enplektiĝo pruviĝis uzi kaj fotonojn kaj elektronojn ekde la 1980-aj jaroj, danke al esplorado kaj testado kiuj komenciĝis en la 1980-aj jaroj.
Du subatomaj partikloj (elektronoj) povas esti produktitaj tiel ke ili povas esti priskribitaj per ununura ondfunkcio. Interplektiĝo povas esti atingita en unu metodo permesante al gepatra partiklo kun nul spinoj kadukiĝi en du implikitajn filpartiklojn kun egalaj sed kontraŭaj spinoj.
Se du filinpartikloj ne interagas kun io ajn, iliaj ondofunkcioj restos egalaj kaj kontraŭstaraj kiom ajn ili estas mezuritaj. Sciencistoj determinis per testado ke la tempo de implikiĝo havis neniun efikon al la informoj.
Anstataŭe, informoj estas senditaj al la alia partiklo kun rapideco pli rapide ol la lumrapideco nur kiam la informoj de unu partiklo estas mezuritaj.
Kiel rezulto, informoj fluas je ĉi tiu rapideco. Sed ni ne havas kontrolon pri ĝi - ĉi tiu manko de kontrolo limigas la uzojn de Quantum Entanglement, kiel sendi mesaĝon aŭ aliajn informojn pli rapide ol la lumrapido.
Kian rolon ludas interplektiĝo en kvantuma komputado?
Ŝanĝi la staton de implikita kvbito tuj ŝanĝas la staton de la parigita kvbito en kvantumkomputiloj. Kiel rezulto, implikiĝo akcelas la pretigrapidecon de kvantumkomputiloj.
Ĉar prilaborado de unu kvbito malkaŝas informojn pri multaj kvbitoj, duobligi la nombron da kvbitoj ne nepre pliigas la nombron da procezoj (t.e., la implikitaj kvbitoj).
Kvantuma implikiĝo, laŭ studoj, estas postulata por kvantuma algoritmo por liveri eksponencan akcelon super klasikaj kalkuloj.
Interplektiĝo-aplikoj en kvantuma komputado
Pluraj aplikoj povas profiti el ĉi tiu unika fizika trajto, kiu ŝanĝos nian nunon kaj estontecon. Kvantuma ĉifrado, superdensa kodigo, eble pli rapida ol malpeza dissendo, kaj eĉ teleportado povus ĉiuj esti ebligitaj per implikiĝo.
Kvantumaj komputiloj havas la eblon trakti tempon kaj prilabori potencajn defiojn en diversaj industrioj, inkluzive de financo kaj bankado.
Kvantuma implikiĝo estas fenomeno kiu povus helpi tiajn komputilojn reduktante la kvanton de tempo kaj pretigpovo necesa por pritrakti datumfluon inter iliaj kvbitoj.
1. Kvantuma Kriptografio
En klasika kriptografio, la sendinto ĉifras la mesaĝon per unu ŝlosilo, dum la ricevanto malkodas ĝin per la komuna ŝlosilo. Tamen, estas danĝero, ke tria partio akiros scion pri la ŝlosiloj kaj povos kapti kaj subfosi kriptografion.
Krei sekuran kanalon inter la du partioj estas la bazŝtono al nerompebla kriptografio. Interplektiĝo povas kaŭzi ĉi tion. Ĉar la du sistemoj estas implikitaj, ili estas korelaciitaj unu kun la alia (kiam unu ŝanĝiĝas, same faras la alia), kaj neniu tria partio dividos ĉi tiun korelacion.
Kvantuma kripto ankaŭ profitas de senklonado, kio signifas, ke estas maleble generi identan kopion de nekonata kvantuma stato. Kiel rezulto, estas maleble reprodukti datumojn ĉifritajn en kvantuma stato.
Kun nepenetrebla kvantuma ŝlosildistribuo, kvantuma kriptografio jam estis realigita (QKD). QKD uzas hazarde polarizitajn fotonojn por komuniki informojn pri la ŝlosilo. La ricevanto deĉifras la ŝlosilon uzante polarizajn filtrilojn kaj la teknikon uzatan por ĉifri la mesaĝon.
La sekretaj datumoj daŭre estas transdonitaj tra normaj komunikadlinioj, sed nur la preciza kvantuma ŝlosilo povas malkodi la mesaĝon. Ĉar "legado" la polarigitaj fotonoj ŝanĝas iliajn statojn, ĉiu subaŭskultado atentigas la komunikilojn pri la entrudiĝo.
QKD-teknologio estas nuntempe limigita de optika fibro-kablo, kiu povas liveri fotonon por ĉirkaŭ 100 km antaŭ iĝi tro malforta por ricevi. En 2004, la unua implikita QKD-banktransigo okazis en Aŭstrio.
Certigi, ke la transdono de nerompeblaj kaj falseblaj komunikadoj, kiuj estas pruveble sekuraj surbaze de fizikaj principoj, havas evidentajn aplikojn en financo, bankado, militistaro, medicina kaj aliaj sektoroj. Pluraj entreprenoj nun uzas implikitan QKD.
2. Kvantuma Teleportado
Kvantuma teleportado ankaŭ estas la metodo de elsendado de kvantuma informo inter du partioj, kiel fotonoj, atomoj, elektronoj kaj superkonduktaj cirkvitoj. Laŭ esplorado, teleportado permesas al QCs funkcii paralele dum uzado de malpli da elektro malaltigante potencouzon de 100 ĝis 1000 fojojn.
La distingo inter kvantuma teleportado kaj kvantuma kriptografio estas kiel sekvas:
- Interŝanĝoj de kvantuma teleportado Super klasika kanalo, "kvantuma" informoj estas senditaj.
- Interŝanĝoj de kvantuma kripto Tra kvantuma kanalo, "klasikaj" informoj estas senditaj.
La potencaj bezonoj de kvantumkomputiloj generas varmon, kio estas defio pro tio, ke ili devas funkcii ĉe tiaj malaltaj temperaturoj. Teleportado havas la eblecon konduki al dezajnosolvoj kiuj akcelos la evoluon de kvantuma komputiko.
3. Biologia Sistemo
La homa korpo, kiel ĉiuj estaĵoj, daŭre ŝanĝiĝas pro la interago de milionoj da kemiaj kaj biologiaj procezoj. Ĝis antaŭ nelonge, ili estis supozitaj esti liniaj, kun "A" kondukanta al "B". Tamen, kvantumbiologio kaj biofiziko malkovris grandegan kvanton de kohereco ene de biologiaj sistemoj, kie QE ludas rolon.
La maniero la diversaj subunuoj de proteinaj strukturoj estas pakitaj kune estas evoluigitaj por enkalkuli daŭrantan kvantuman implikiĝon kaj koherecon. Kvantuma Biologio estas ankoraŭ teoria temo kun diversaj neresponditaj zorgoj; kiam ili estas traktitaj, aplikoj en medicino fariĝos ĉiam pli videblaj.
Kvantuma komputado, en teorio, povas pli bone simili naturon (per simulado de atomligado) kaj kvantumajn biologiajn sistemojn ol klasikaj komputiloj.
4. Superdensa Kodigo
Superdensa kodigo estas la metodo de elsendado de du konvenciaj pecetoj da informoj uzante ununuran implikitan kviton. Kodo kiu estas superdensa povas:
- Permesas al la uzanto sendi duonon de kio estas bezonata por rekonstrui klasikan mesaĝon anticipe, permesante al la uzanto komuniki kun duoblo de la rapideco ĝis la antaŭ-liveritaj kvbitoj finiĝas.
- La kapacito de dudirekta kvantuma kanalo en unu direkto estas duobligita.
- Konvertu alt-latentecan bendolarĝon al malalt-latenteca bendolarĝo transdonante duonon de la datumoj tra la alt-latenteca kanalo por subteni la datumojn enirantajn tra la malalt-latenta kanalo.
Ĉiu generacio de komunikado postulis pli da transdono de datumoj. Komparebla gajno en informoj eblos kun superdensa kodigo.
konkludo
Kvantuma implikiĝo povas permesi al ni labori kun datumoj en antaŭe neimageblaj manieroj. Integrante kvantuman komputadon kun implikiĝo, ni povos respondi aferojn, kiuj postulas amasan kvanton da datumoj en pli efika kaj sekura maniero.
Kun la aldono de biologiaj kaj astronomiaj aplikoj, QE povus esti uzata por respondi la aferojn, kiujn homoj longe pripensis: de kie ni venis kaj kiel ĉio komenciĝis?
Ju pli da teknologio progresas, des pli da aplikoj ni trovos por ĝi— ĝi havas enorman promeson!
Lasi Respondon