Digitale transformaasje feroaret de wrâld rapper dan ea earder. Learje oer de kaaibegripen fan it digitale tiidrek sil noch kritysker wurde mei de drege komst fan in oare nije weach fan technology dy't by steat is om besteande modellen te transformearjen mei ferrassende snelheid en krêft: kwantumkomputeren.
Yn dit artikel fergelykje wy de basisbegripen fan tradisjonele komputer en quantum computing, en begjinne ek har tapassing op ferskate gebieten te ferkennen.
Wat binne kwantum eigenskippen?
Yn 'e rin fan' e skiednis hawwe minsken technology ûntwikkele om't se de wurken fan 'e natuer troch wittenskip binne kommen te begripen. Tusken de jierren 1900 en 1930, de stúdzje fan guon fysike ferskynsels dy't noch net goed begrepen joech oanlieding ta in nije fysike teory: Quantum Mechanics. Dizze teory beskriuwt en ferklearret de wurking fan 'e mikroskopyske wrâld, de natuerlike habitat fan molekulen, atomen en elektroanen.
Net allinnich hat it dizze ferskynsels ferklearje kinnen, mar it hat it ek mooglik makke om te begripen dat subatomyske realiteit op in folslein kontra-yntuïtive, hast magyske manier wurket, en dat yn 'e mikroskopyske wrâld barrens plakfine dy't net foarkomme yn 'e makroskopyske wrâld.
Dizze kwantumeigenskippen omfetsje kwantumsuperposysje, kwantumferstrengeling, en kwantumteleportaasje.
- Quantum superposysje beskriuwt hoe't in dieltsje tagelyk yn ferskate steaten kin wêze.
- Quantum ferstriken beskriuwt hoe't twa dieltsjes yn in "ferstrenge" steat brocht wurde kinne en dêrnei hast tagelyk op deselde wize reagearje, nettsjinsteande harren fysike ôfstân. Mei oare wurden, se kinne sa fier útinoar pleatst wurde as jo wolle, en, by ynteraksje mei de iene, reagearret de oare op deselde ynteraksje.
- Quantum teleportaasje brûkt kwantumferstrengeling om ynformaasje fan it iene plak yn 'e romte nei it oare te stjoeren sûnder de needsaak om troch de romte te reizgjen.
Quantum computing is basearre op dizze kwantum eigenskippen fan subatomic natuer.
Yn dit gefal lit it hjoeddeistige begryp fan 'e mikroskopyske wrâld fia Quantum Mechanics ús technologyen útfine en ûntwerpe dy't it libben fan minsken kinne ferbetterje. D'r binne in protte ferskillende technologyen dy't kwantumferskynsels brûke, en guon fan harren, lykas lasers of magnetyske resonânsjeôfbylding (MRI), binne al mear as in heale ieu.
Wat is quantum computing?
Om te begripen hoe't kwantumkompjûters wurkje, is it nuttich om earst út te lizzen hoe't de kompjûters dy't wy elke dei brûke, yn dit artikel oantsjutten as digitale as klassike kompjûters, wurkje. Dizze, lykas alle oare elektroanyske apparaten lykas tablets of mobile tillefoans, brûke bits as har fûnemintele ienheden fan ûnthâld. Dat betsjut dat programma's en tapassingen yn bits kodearre wurde, dus yn in binêre taal fan nullen en enen.
Elke kear as wy ynteraksje mei ien fan dizze apparaten, bygelyks troch op in toets op it toetseboerd te drukken, wurde stringen fan nullen en ienen makke, ferneatige en / of wizige binnen de kompjûter.
De nijsgjirrige fraach is, wat binne dizze nullen en enen fysyk binnen de kompjûter? De nul en ien steaten fan 'e bits oerienkomme mei elektryske stroom dy't streamt, of net, troch mikroskopyske dielen neamd transistors, dy't fungearje as skeakels. As der gjin stroom streamt, is de transistor "út" en komt oerien mei in bit 0, en as it streamt, is it "oan" en komt oerien mei in bit 1.
Yn in mear ferienfâldige foarm is it as komme bits 0 en 1 oerien mei gatten, sadat in leech gat in bytsje 0 is en in gat beset troch in elektroan in bytsje 1. No't wy in idee hawwe fan hoe't hjoeddeiske kompjûters wurkje , litte wy besykje te begripen hoe't kwantumkompjûters wurkje.
Fan bits oant qubits
De fûnemintele ienheid fan ynformaasje yn quantum computing is de quantum bit of qubit. Qubits binne, by definysje, twa-nivo kwantumsystemen dy't, lykas bits, kinne wêze op it lege nivo, dat oerienkomt mei in steat fan lege excitation of enerzjy definiearre as 0; of op it hege nivo, wat oerienkomt mei in steat fan hegere opwining of definiearre as 1.
Lykwols, en hjir leit it fûnemintele ferskil mei klassike berekkening, qubits kinne ek wêze yn elk fan in ûneinich oantal tuskenlizzende steaten tusken 0 en 1, lykas in steat dat is heal 0 en heal 1, of trijekwart fan 0 en ien kwart fan 1. Dit ferskynsel stiet bekend as quantum superposition en is natuerlik yn quantum systemen.
Quantum-algoritmen: Eksponinsjoneel krêftiger en effisjinter berekkenjen
It doel fan kwantumkompjûters is om te profitearjen fan dizze kwantumeigenskippen fan qubits, as kwantumsystemen, om kwantumalgoritmen út te fieren dy't superposysje en ferstriid brûke om folle gruttere ferwurkingskrêft te bieden as klassike.
It is wichtich om te wizen dat de echte paradigmaferoaring net bestiet út it dwaan fan itselde ding dat digitale of klassike kompjûters -de hjoeddeiske- dogge, mar flugger, lykas in protte artikels ferkeard beweare, mar leaver dat kwantumalgoritmen bepaalde operaasjes tastean. útfierd op in folslein oare manier; dat is faaks effisjinter -dat is, yn folle minder tiid of it brûken fan folle minder berekkeningsboarnen-.
Litte wy nei in konkreet foarbyld sjen fan wat dit betsjut. Litte wy ús foarstelle dat wy yn San Francisco binne en wy wolle witte wat de bêste rûte is nei New York út in miljoen mooglikheden om dêr te kommen (N=1,000,000). Om kompjûters brûke te kinnen om de optimale rûte te finen, moatte wy 1,000,000 opsjes digitalisearje, wat betsjut dat se oersette yn bittaal foar de klassike kompjûter en yn qubits foar de kwantumkomputer.
Wylst in klassike kompjûter soe moatte gean troch alle paden ien foar ien oant it fynt de winske, in quantum kompjûter profitearret fan in proses bekend as quantum parallelism dat makket it mooglik om, yn wêzen, beskôgje alle paden yn ien kear. Dit hâldt yn dat de kwantumkomputer de optimale rûte folle flugger sil fine as de klassike kompjûter, troch de optimalisaasje fan brûkte boarnen.
Om de ferskillen yn berekkeningskapasiteit te begripen, kinne wy mei n qubits it lykweardich dwaan oan wat mooglik wêze soe mei 2n bits. It wurdt faak sein dat mei sa'n 270 qubits kinne jo mear basissteaten hawwe yn in kwantumkomputer - mear ferskillende en simultane snaren fan tekens - dan it oantal atomen yn it universum, dat wurdt rûsd op sawat 280. In oar foarbyld is dat it rûsd wurdt dat jo mei in kwantumkompjûter fan tusken de 2000 en 2500 qubits praktysk alle kryptografy dy't hjoeddedei brûkt wurde kinne brekke (bekend as publike kaai kryptografy).
Wat kryptografy oanbelanget, binne d'r in protte foardielen foar gebrûk quantum computing. As twa systemen suver ferwûne binne, betsjut dat dat se mei elkoar korrelearre binne (dat wol sizze, as de iene feroaret, feroaret de oare ek) en gjin tredde partij dielt dizze korrelaasje.
Ôfhelje
Wy binne yn in tiid fan digitale transformaasje wêryn ferskate opkommende technologyen lykas blockchain, keunstmjittige yntelliginsje, drones, Internet of Things, firtuele realiteit, 5G, 3D-printers, robots of autonome weinen binne hieltyd mear oanwêzich yn meardere fjilden en sektoaren.
Dizze technologyen, dy't binne ynsteld om de kwaliteit fan it minsklik libben te ferbetterjen troch ûntwikkeling te fersnellen en sosjale ynfloed te generearjen, geane op it stuit parallel foarút. Allinnich selden sjogge wy bedriuwen dy't produkten ûntwikkelje dy't kombinaasjes fan twa of mear fan dizze technologyen brûke, lykas blockchain en IoT as drones en keunstmjittige yntelliginsje.
Wylst se ornearre binne om te konvergearjen en sadwaande eksponinsjele gruttere ynfloed te generearjen, betsjuttet it iere stadium fan ûntwikkeling wêryn se binne en de krapte fan ûntwikkelders en minsken mei technyske eftergrûnen dat konvergensjes noch in wachtjende taak binne.
Fanwegen har disruptive potensjeel wurdt ferwachte dat kwantumtechnologyen net allinich gearkomme mei al dizze nije technologyen, mar ek in brede ynfloed hawwe op hast allegear. Kwantumcomputing sil de autentikaasje, útwikseling en feilige opslach fan gegevens bedrige, mei in gruttere ynfloed op dy technologyen wêryn kryptografy in mear relevante rol spilet, lykas cybersecurity of blockchain.
Leave a Reply