Table of Contents[Ferstopje][Toanje]
Quantum computing ferwurket gegevens mei help fan kwantummeganika-prinsipes. As gefolch, quantum computing fereasket in oare oanpak as klassike computing. De prosessor brûkt yn kwantumkompjûters is ien foarbyld fan dit ûnderskied.
Wylst tradisjonele kompjûters silisium-basearre processors brûke, brûke kwantumkomputers kwantumsystemen lykas atomen, ioanen, fotonen of elektroanen. Se brûke kwantumfunksjes om bits foar te stellen dy't kinne wurde makke yn ferskate kwantumsuperposysjes fan 1 en 0.
Dat, wat betsjuttet de term "kwantum" krekt yn dizze kontekst? Is it in wichtige sprong?
De term kwantum is ôflaat fan it Latynske wurd kwantum, dat "kwantiteit" betsjut. It is in 'diskrete hoemannichte enerzjy proporsjoneel yn omfang oan' e frekwinsje fan 'e strieling dy't it fertsjintwurdiget' yn 'e natuerkunde. Diskreet ferwiist nei iets dat noch kontinu noch ûnderskied is. Quantum ferwiist nei unike as signifikante bedraggen yn dizze sin.
Wat is quantum computing?
Kwantumcomputing brûkt algebraïske metoaden om algoritmen te konstruearjen foar berekkeningen, dy't faaks itselde binne as fergelykber mei dy brûkt yn de kwantumfysika. Kwantummeganika ferwiist op har beurt nei in basisfysikateory dy't dûkt yn 'e ferklearring fan' e fysike kwaliteiten fan 'e natuer op' e grutte fan atomen en subatomêre dieltsjes.
A kwantum kompjûter is dus in hypotetyske kompjûter by steat fan it útfieren fan sokke algoritmen. Dêrtroch binne kwantumkompjûters yn prinsipe basearre op kwantumbits, ek wol qubits neamd, dy't kinne wurde makke út ien elektron.
It kwantummateriaal gedraacht him neffens regels fan kwantummeganika, en makket gebrûk fan begripen lykas probabilistyske berekkening, superposysje, en ferstrikeling. Dizze ideeën tsjinje as de basis foar kwantumalgoritmen, dy't de mooglikheden fan kwantumkomputers brûke om yngewikkelde problemen oan te pakken.
Yn dit artikel sil ik alles besprekke wat jo witte moatte oer kwantumferstriid.
Wat is kwantumferstrengeling?
Kwantumferstrengeling fynt plak as twa systemen sa nau ferbûn binne dat it witten fan ien jo direkte kennis fan 'e oare jout, nettsjinsteande hoe fier se útinoar binne.
Wittenskippers lykas Einstein wiene ferbjustere troch dit ferskynsel, dat hy "in spooky aksje op ôfstân" neamde, om't it de regel bruts dat gjin ynformaasje rapper kin wurde ferstjoerd dan de ljochtsnelheid. Oanfoljende eksperiminten mei help fan fotonen en elektroanen, lykwols, ferifiearre entanglement.
Ferstriken is de hoekstien fan quantum computing. Kwantumferstriid yn 'e natuerkunde ferwiist nei in heul sterke ferbining tusken kwantumdieltsjes. Dizze ferbining is sa sterk dat twa of mear kwantumdieltsjes ûnferbidlik ferbûn wurde kinne, wylst se skieden wurde troch enoarme ôfstannen.
Om dit fierder te begripen, beskôgje in ienfâldige fergeliking dy't net relatearre is oan natuerkunde of komputer. Tink oan wat der barre soe as net ien, mar twa munten wurde smiten. Meastal, oft ien munt lân op hollen of sturten hat net folle ynfloed op de útkomst fan de twadde munt toss.
Yn it gefal fan ferstriken binne beide dielen lykwols ferbûn of ferwûne, nettsjinsteande oft se fysyk apart binne. Yn dit gefal, as ien munt lân op hollen,, sil de twadde munt likegoed werjaan hollen, en oarsom.
Kwantumferstriid begripe (mei foarbyld)
Kwantumferstrengeling is yndie in situaasje wêryn twa systemen (typysk elektroanen of fotonen) sa nau keppele binne dat it oernimmen fan ynformaasje oer de "state" fan ien systeem (de rjochting fan 'e spin fan' e elektroanen, sis "Up") daliks kennis oer it oare systeem opleverje soe "steat" (de rjochting fan 'e spin fan' e twadde elektron, sis "Omleech") nettsjinsteande hoe fier útinoar dizze systemen bestean.
De útdrukkingen "direkt" en "nettsjinsteande hoe fier se útinoar binne" binne wichtich. Dit ferskynsel hat wittenskippers lykas Einstein fernuvere, om't de steat net wurdt definieare oant it wurdt mjitten, en ynformaasjetransmission tsjinkomt op 'e klassike natuerkunde-regel dat ynformaasje net rapper kin wurde droegen as de ljochtsnelheid.
It is lykwols bewiisd dat ferstrengeling sawol fotonen as elektroanen brûkt sûnt de 1980's, tank oan ûndersyk en testen dat begon yn 'e 1980's.
Twa subatomêre dieltsjes (elektroanen) kinne wurde produsearre sadat se beskreaun wurde kinne troch in inkele golffunksje. Entanglement kin berikt wurde yn ien metoade troch te tastean in âlder dieltsje mei nul spin ferfal yn twa entangled dochter dieltsjes mei gelikense mar tsjinoerstelde spin .
As twa dochterpartikels mei neat ynteraksje, sille har wellefunksjes lykweardich en tsjinoersteld bliuwe, nettsjinsteande hoe fier útinoar se mjitten wurde. Wittenskippers bepale fia testen dat de tiid fan ferstriken gjin ynfloed hie op de ynformaasje.
Ynstee dêrfan wurdt ynformaasje nei it oare dieltsje stjoerd mei in snelheid flugger as de ljochtsnelheid allinich as de ynformaasje fan ien dieltsje wurdt mjitten.
As gefolch, ynformaasje streamt yn dit tempo. Mar wy hawwe der gjin kontrôle oer - dit gebrek oan kontrôle beheint it gebrûk fan Quantum Entanglement, lykas it ferstjoeren fan in berjocht of oare ynformaasje flugger dan de snelheid fan ljocht.
Hokker rol spilet ferstrengeling yn kwantumberekkening?
It feroarjen fan de tastân fan in fergriemde qubit feroaret daliks de steat fan 'e keppele qubit yn kwantumkompjûters. As gefolch, ferstriken versnelt de ferwurkingssnelheid fan kwantumkompjûters.
Om't it ferwurkjen fan ien qubit ynformaasje oer tal fan qubits iepenbieret, nimt ferdûbeling fan it oantal qubits net needsaaklik it oantal prosessen ta (dat wol sizze, de ferwûne qubits).
Kwantumferstrengeling, neffens stúdzjes, is nedich foar in kwantumalgoritme om in eksponinsjele fersnelling te leverjen oer klassike berekkeningen.
Entanglement applikaasjes yn quantum computing
Ferskate tapassingen kinne profitearje fan dizze unike fysike karakteristyk, dy't ús hjoeddeistige en takomst sil feroarje. Quantum-fersifering, superdichte kodearring, miskien flugger-as-ljocht-oerdracht, en sels teleportaasje kinne allegear ynskeakele wurde troch ferstriken.
Quantum-kompjûters hawwe it potensjeel om tiid oan te pakken en macht-yntinsive útdagings te ferwurkjen yn in ferskaat oan yndustry, ynklusyf finânsjes en bankieren.
Kwantumferstrengeling is in ferskynsel dat sokke kompjûters kin helpe troch it ferminderjen fan de hoemannichte tiid en ferwurkingskrêft nedich om gegevensstream tusken har qubits te behanneljen.
1. Quantum Kryptografy
Yn klassike kryptografy kodearret de stjoerder it berjocht mei ien kaai, wylst de ûntfanger it dekodearret mei de dielde kaai. D'r is lykwols in gefaar dat in tredde partij kennis oer de kaaien krijt en kryptografy kin ûnderskeppe en ûndermynje.
It meitsjen fan in feilich kanaal tusken de twa partijen is de hoekstien foar unbreakable kryptografy. Ferwidering kin dit feroarsaakje. As de twa systemen ferwûne binne, wurde se mei elkoar korrelearre (as de iene feroaret, feroaret de oare ek), en gjin tredde partij sil dizze korrelaasje diele.
Kwantumkryptografy profiteart ek fan no-klonen, wat betsjut dat it ûnmooglik is om in identike replika fan in ûnbekende kwantumsteat te generearjen. As gefolch is it ûnmooglik om gegevens te replikearjen kodearre yn in kwantumsteat.
Mei in ûntrochsichtbere kwantumkaaiferdieling is kwantumkryptografy al realisearre (QKD). QKD brûkt willekeurich polarisearre fotonen om ynformaasje oer de kaai te kommunisearjen. De ûntfanger ûntsiferet de kaai mei polarisearjende filters en de technyk dy't brûkt wurdt om it berjocht te fersiferjen.
De geheime gegevens wurde noch oerdroegen fia standert kommunikaasjelinen, mar allinich de krekte kwantumkaai kin it berjocht ûntsiferje. Om't it "lêzen" fan 'e polarisearre fotonen har steaten feroaret, warskôget elke ôflústere de kommunikators foar de ynbraak.
QKD-technology wurdt op it stuit beheind troch glêstriedkabel, dy't in foton foar sawat 100 km kin leverje foardat it te swak wurdt om te ûntfangen. Yn 2004 barde de earste ferwûne QKD-bankoerdracht yn Eastenryk.
Soargje derfoar dat de oerdracht fan ûnbrekbere en manipulearjende kommunikaasje dy't bewiisber feilich binne basearre op fysike prinsipes hat foar de hân lizzende tapassingen yn finânsjes, bankieren, militêre, medyske en oare sektoaren. Ferskate bedriuwen brûke no ferwûne QKD.
2. Quantum Teleportation
Kwantumteleportaasje is ek de metoade foar it oerdragen fan kwantumynformaasje tusken twa partijen, lykas fotonen, atomen, elektroanen, en supergeleidende circuits. Neffens ûndersyk lit teleportaasje QC's parallel rinne, wylst minder elektrisiteit brûkt wurdt, wêrtroch it enerzjyferbrûk mei 100 oant 1000 kear ferleget.
It ûnderskied tusken kwantumteleportaasje en kwantumkryptografy is as folget:
- Útwikseling fan kwantumteleportaasje Oer in klassyk kanaal wurdt "kwantum" ynformaasje ferstjoerd.
- Útwikseling fan kwantumkryptografy Oer in kwantumkanaal wurdt "klassike" ynformaasje ferstjoerd.
De krêftferlet fan kwantumkomputers generearje waarmte, wat in útdaging is, om't se op sokke lege temperatueren moatte operearje. Teleportaasje hat it potensjeel om te liede ta ûntwerpoplossingen dy't de ûntwikkeling fan kwantumkomputering sille fersnelle.
3. Biologysk System
It minsklik lichem, lykas alle skepsels, feroaret kontinu troch de ynteraksje fan miljoenen gemyske en biologyske prosessen. Oant koartlyn waarden se oannommen dat se lineêr wiene, mei "A" dy't liedt ta "B." Kwantumbiology en biofysika hawwe lykwols in enoarme hoemannichte gearhing binnen biologyske systemen ûntdutsen, wêrby't QE in rol spilet.
De manier wêrop de ferskate subunits fan protein struktueren wurde tegearre ynpakt is ûntwikkele om oanhâldende kwantumferstriid en gearhing mooglik te meitsjen. Quantum Biology is noch altyd in teoretysk ûnderwerp mei ferskate ûnbeantwurde soargen; as se oanpakt wurde, sille applikaasjes yn de medisinen hieltyd sichtberer wurde.
Quantum computing, yn teory, kin better lykje op natuer (troch simulearjen fan atomêre bining) en kwantumbiologyske systemen dan klassike kompjûters.
4. Superdense Kodearring
Superdense kodearring is de metoade foar it ferstjoeren fan twa konvinsjonele bits fan ynformaasje mei in inkele ferwûne qubit. Koade dy't superdicht is kin:
- Stelt de brûker de helte fan wat nedich is om in klassyk berjocht foarôf te rekonstruearjen, wêrtroch de brûker mei dûbele snelheid kin kommunisearje oant de foarôflevere qubits op binne.
- De kapasiteit fan in twa-wei kwantumkanaal yn ien rjochting wurdt ferdûbele.
- Konvertearje bânbreedte mei hege latency nei bânbreedte mei lege latency troch de helte fan 'e gegevens oer it kanaal mei hege latency te ferstjoeren om de gegevens te stypjen dy't binnenkomme oer it kanaal mei lege latency.
Elke generaasje fan kommunikaasje hat frege foar mear gegevensoerdracht. In fergelykbere winst yn ynformaasje sil mooglik wêze mei superdense kodearring.
Konklúzje
Kwantumferstrengeling kin ús tastean om te wurkjen mei gegevens op earder ûnfoarstelbere manieren. Troch kwantumberekkening te yntegrearjen mei ferwikkeling, sille wy problemen kinne beantwurdzje dy't in enoarme hoemannichte gegevens op in effisjinter en feiliger manier freegje.
Mei de tafoeging fan biologyske en astronomyske tapassingen kin QE brûkt wurde om de problemen te beantwurdzjen wêr't minsken lang oer neitocht hawwe: wêr kamen wy wei en hoe begon it allegear?
Hoe mear technology foarútgong, hoe mear tapassingen wy sille fine foar it - it hat enoarme belofte!
Leave a Reply