Clàr-innse[Falaich][Seall]
Bidh coimpiutaireachd cuantamach a’ pròiseasadh dàta a’ cleachdadh prionnsapalan meacanaig quantum. Mar thoradh air an sin, feumaidh coimpiutaireachd cuantamach dòigh-obrach eadar-dhealaichte seach coimpiutaireachd clasaigeach. Tha am pròiseasar a thathar a’ cleachdadh ann an coimpiutairean quantum mar aon eisimpleir den eadar-dhealachadh seo.
Ged a bhios coimpiutairean traidiseanta a’ cleachdadh pròiseasairean stèidhichte air silicon, bidh coimpiutairean cuantamach a’ cleachdadh siostaman cuantamach leithid dadaman, ions, photons, no dealanan. Bidh iad a’ cleachdadh feartan cuantamach gus pìosan a riochdachadh a dh’ fhaodadh a bhith air an cruthachadh ann an diofar shusbaint cuantamach de 1 agus 0.
Mar sin, dè dìreach a tha am facal “quantum” a’ ciallachadh anns a’ cho-theacsa seo? An e leum mòr a th’ ann?
Tha am facal quantum a’ tighinn bhon fhacal Laideann quantum, a tha a’ ciallachadh “meud.” Is e ‘meud fa leth de lùth a th’ ann a tha co-rèireach ann am meud ri tricead an rèididheachd a tha e a’ riochdachadh’ ann am fiosaig. Tha air leth a’ toirt iomradh air rud nach eil leantainneach no eadar-dhealaichte. Tha Quantum a’ toirt iomradh air suimean gun samhail no cudromach san t-seagh seo.
Dè a th’ ann an coimpiutaireachd quantum?
Coimpiutaireachd Quantum a’ cleachdadh dhòighean ailseabra gus algoirmean a thogail airson àireamhachadh, a tha gu tric an aon rud no coltach ris an fheadhainn a thathar a’ cleachdadh ann am fiosaig cuantamach. Tha meacanaig Quantum, an uair sin, a’ toirt iomradh air teòiridh fiosaig bunaiteach a bhios a’ dàibheadh a-steach don mhìneachadh air feartan corporra nàdur aig meud dadaman agus gràinean subatomic.
A coimpiutair quantum mar sin na choimpiutair beachd-bharail a tha comasach air a leithid de algorithms a chur an gnìomh. Mar thoradh air an sin, tha coimpiutairean quantum stèidhichte gu bunaiteach air pìosan cuantamach, ris an canar cuideachd qubits, a dh’ fhaodadh a bhith air an cruthachadh bho aon dealan.
Bidh an stuth cuantamach gan giùlan fhèin a rèir riaghailtean meacanaig quantum, a’ cleachdadh bheachdan leithid àireamhachadh coltachd, saobh-chràbhadh, agus gabhail a-steach. Tha na beachdan sin nam bunait airson algorithms cuantamach, a bhios a’ cleachdadh comasan choimpiutairean cuantamach gus dèiligeadh ri duilgheadasan toinnte.
San artaigil seo, bruidhnidh mi air a h-uile dad a dh’ fheumas tu a bhith agad mu dhol an sàs quantum.
Dè a th’ ann an ceangal quantum?
Bidh dol an sàs cuantamach a’ tachairt nuair a tha dà shiostam cho dlùth ceangailte gu bheil eòlas agad air aon a’ toirt dhut eòlas sa bhad air an fhear eile, ge bith dè cho fada bho chèile a tha iad.
Bha luchd-saidheans mar Einstein air an sàrachadh leis an iongantas seo, ris an canadh e “gnìomh eagallach air astar” leis gun do bhris e an riaghailt nach urrainnear fiosrachadh a chuir nas luaithe na astar an t-solais. Ge-tà, dhearbh deuchainnean a bharrachd a 'cleachdadh photons agus dealanan a dhol an sàs.
Is e dol an sàs clach-oisinn coimpiutaireachd cuantamach. Tha ceangal cuantamach ann am fiosaig a’ toirt iomradh air ceangal fìor làidir eadar gràinean cuantamach. Tha an ceangal seo cho làidir is gum faodar dà ghràin quantum no barrachd a cheangal gu neo-sheasmhach fhad ‘s a tha iad air an sgaradh le astaran mòra.
Gus seo a thuigsinn nas mionaidiche, smaoinich air coimeas sìmplidh nach eil co-cheangailte ri fiosaig no coimpiutaireachd. Beachdaich air dè thachradh mura biodh aon, ach dà bhuinn air an tilgeil. Mar as trice, co-dhiù a tha aon bhonn a' laighe air cinn no earbaill a' toirt mòran buaidh air toradh an dàrna bonn a' tilgeil.
Ach, a thaobh dol an sàs, tha an dà phàirt ceangailte no ceangailte, ge bith a bheil iad fa leth gu corporra. Anns a 'chùis seo, ma tha aon bonn a' laighe air cinn, bidh an dàrna bonn cuideachd a 'taisbeanadh cinn, agus a chaochladh.
Tuigsinn dol an sàs cuantamach (le eisimpleir)
Tha ceangal cuantamach gu dearbh na shuidheachadh far a bheil dà shiostam (mar as trice dealanan no photons) ceangailte cho dlùth is gun toireadh fiosrachadh fhaighinn mu “staid” aon shiostam (stiùireadh snìomh an dealanach, can “Suas”) eòlas sa bhad air staid an t-siostaim eile. “Staid” (stiùireadh snìomh an dàrna dealanan, can “Sìos”) ge bith dè cho fada bho chèile a tha na siostaman sin.
Tha na h-abairtean “sa bhad” agus “ge bith dè cho fada bho chèile a tha iad” cudromach. Tha an t-iongantas seo air dragh a chuir air luchd-saidheans mar Einstein, leis nach eil an stàit air a mhìneachadh gus an tèid a thomhas, agus tha sgaoileadh fiosrachaidh a’ dol an aghaidh riaghailt fiosaig clasaigeach nach urrainnear fiosrachadh a ghiùlan nas luaithe na astar an t-solais.
Ach, thathas air dearbhadh gu bheil ceangal a’ cleachdadh an dà chuid photons agus dealanan bho na 1980n, le taing do rannsachadh agus deuchainn a thòisich anns na 1980n.
Faodar dà ghràin subatomic (electronan) a thoirt gu buil gus an tèid cunntas a thoirt orra le gnìomh aon tonn. Faodar dol an sàs ann an aon dòigh le bhith a’ leigeil le pàrant pàrant le snìomh neoni a dhol a-steach do dhà ghràinean nighean a tha ceangailte ri chèile le snìomh co-ionann ach mu choinneamh.
Mura h-eil dà mhìrean nighean ag eadar-obrachadh le rud sam bith, fuirichidh na gnìomhan tonn aca co-ionann agus dùbhlanach ge bith dè cho fada bho chèile a tha iad air an tomhas. Cho-dhùin luchd-saidheans tro dheuchainnean nach tug an ùine ceangail buaidh sam bith air an fhiosrachadh.
An àite sin, thèid fiosrachadh a chuir chun phìos eile aig ìre nas luaithe na astar an t-solais dìreach nuair a thèid fiosrachadh aon phìos a thomhas.
Mar thoradh air an sin, tha fiosrachadh a’ sruthadh aig an astar seo. Ach chan eil smachd againn air - tha an dìth smachd seo a’ cuingealachadh cleachdadh Quantum Enanglement, leithid a bhith a’ cur teachdaireachd no fiosrachadh eile nas luaithe na astar an t-solais.
Dè a’ phàirt a th’ aig dol an sàs ann an coimpiutaireachd cuantamach?
Le bhith ag atharrachadh staid qubit a tha air a dhol an sàs sa bhad ag atharrachadh staid a’ qubit càraideach ann an coimpiutairean cuantamach. Mar thoradh air an sin, bidh dol an sàs a’ luathachadh astar giollachd choimpiutairean cuantamach.
Leis gu bheil giullachd aon qubit a’ nochdadh fiosrachadh mu ghrunn qubits, chan eil dùblachadh àireamh nan qubits gu riatanach ag àrdachadh an àireamh de phròiseasan (ie, na qubits an sàs).
Tha feum air ceangal cuantamach, a rèir sgrùdaidhean, airson algorithm cuantamach gus astar luath a lìbhrigeadh thairis air àireamhachadh clasaigeach.
Cleachdaidhean ceangail ann an coimpiutaireachd cuantamach
Faodaidh grunn thagraidhean buannachd fhaighinn bhon fheart corporra aon-de-a-sheòrsa seo, a dh’ atharraicheas ar latha an-diugh agus san àm ri teachd. Is dòcha gum bi crioptachadh Quantum, còdadh superdense, tar-chuir nas luaithe na solas, agus eadhon teleportation uile air an comasachadh le bhith a’ dol an sàs.
Tha comas aig coimpiutairean Quantum dèiligeadh ri dùbhlain ùine agus giullachd cumhachd ann an grunn ghnìomhachasan, a’ gabhail a-steach ionmhas agus bancaireachd.
Is e iongantas a th’ ann an dol an sàs cuantamach a dh’ fhaodadh a leithid de choimpiutairean a chuideachadh le bhith a’ lughdachadh na h-ùine agus a’ chumhachd giullachd a dh’ fheumar gus sruthadh dàta eadar na qubits aca a làimhseachadh.
1. Crioptaireachd Quantum
Ann an crioptachadh clasaigeach, bidh an neach-cuiridh a’ còdachadh na teachdaireachd le aon iuchair, fhad ‘s a bhios an neach a gheibh e ga chòdachadh leis an iuchair cho-roinnte. Ach, tha cunnart ann gum faigh treas phàrtaidh eòlas air na h-iuchraichean agus gum bi e comasach dhaibh casg a chuir air agus lagachadh cryptography.
Tha a bhith a’ cruthachadh seanal sàbhailte eadar an dà phàrtaidh na chlach-oisinn do chrioptachadh nach gabh a bhriseadh. Faodaidh dì-ghalarachadh seo adhbhrachadh. Leis gu bheil an dà shiostam ceangailte, tha iad co-cheangailte ri chèile (nuair a dh’ atharraicheas aon, mar a nì an tè eile), agus cha bhith treas phàrtaidh sam bith a’ roinn a’ cho-dhàimh seo.
Tha Quantum cryptography cuideachd a’ faighinn buannachd bho bhith gun clonadh, rud a tha a’ ciallachadh gu bheil e do-dhèanta mac-samhail co-ionann de staid cuantamach neo-aithnichte a ghineadh. Mar thoradh air an sin, tha e do-dhèanta dàta a chaidh a chòdachadh ann an staid quantum ath-riochdachadh.
Le cuairteachadh iuchrach quantum do-ruigsinneach, tha crioptachadh quantum air a thoirt gu buil mar-thà (QKD). Bidh QKD a’ cleachdadh photons air thuaiream gus fiosrachadh mun iuchair a chuir an cèill. Bidh an neach a gheibh e a’ mìneachadh an iuchair le bhith a’ cleachdadh sìoltachain polarachaidh agus an dòigh a chleachdar gus an teachdaireachd a chrioptachadh.
Tha an dàta dìomhair fhathast air a ghluasad tro loidhnichean conaltraidh àbhaisteach, ach is e dìreach an fhìor iuchair quantum as urrainn an teachdaireachd a chòdachadh. Leis gu bheil “leughadh” na photons polarized ag atharrachadh na stàitean aca, bidh cluais sam bith a ’toirt rabhadh don luchd-conaltraidh mun t-sàrachadh.
Tha teicneòlas QKD an-dràsta air a chuingealachadh le càball fibre optic, a bheir seachad photon airson timcheall air 100km mus fàs e ro lag airson fhaighinn. Ann an 2004, thachair a’ chiad ghluasad banca QKD ceangailte san Ostair.
Tha cleachdadh follaiseach ann an roinnean ionmhais, bancaireachd, armachd, meidigeach agus eile a bhith a’ dèanamh cinnteach gun tèid conaltradh neo-bhriseadh agus dìon-bacaidh a thoirt seachad a tha tèarainte stèidhichte air prionnsapalan fiosaigeach. Tha grunn ghnìomhachasan a-nis a’ cleachdadh QKD ceangailte.
2. Quantum Teleportation
Tha teleportation Quantum cuideachd na dhòigh air fiosrachadh cuantamach a sgaoileadh eadar dà phàrtaidh, leithid photons, dadaman, dealanan, agus cuairtean superconducting. A rèir rannsachadh, tha teleportation a’ leigeil le QCn ruith aig an aon àm agus iad a’ cleachdadh nas lugha de dhealan a’ lughdachadh cleachdadh cumhachd 100 gu 1000 uair.
Tha an eadar-dhealachadh eadar teleportation quantum agus cryptography quantum mar a leanas:
- Iomlaid teleportation cuantamach Thar sianal clasaigeach, thèid fiosrachadh “quantum” a chuir.
- Iomlaid crioptachadh cuantamach Thar sianal cuantamach, thèid fiosrachadh “clasaigeach” a chuir.
Bidh feumalachdan cumhachd choimpiutairean cuantamach a’ gineadh teas, rud a tha na dhùbhlan leis gum feum iad obrachadh aig teòthachd cho ìosal. Tha comas aig teleportation leantainn gu fuasglaidhean dealbhaidh a luathaicheas leasachadh coimpiutaireachd cuantamach.
3. Siostam bith-eòlais
Tha an corp daonna, mar a h-uile creutair, a 'sìor atharrachadh mar thoradh air eadar-obrachadh milleanan de phròiseasan ceimigeach agus bith-eòlasach. Gu ruige o chionn ghoirid, bhathas a’ gabhail ris gu robh iad sreathach, le “A” a’ leantainn gu “B.” Ach, tha bith-eòlas cuantamach agus biophysics air tòrr mòr de cho-leanailteachd a lorg taobh a-staigh siostaman bith-eòlasach, le pàirt aig QE.
An dòigh anns a bheil na fo-aonadan eadar-dhealaichte de structaran pròtain air am pacadh còmhla air an leasachadh gus cothrom a thoirt do dhol an sàs cuantamach seasmhach agus co-leanailteachd. Tha Bith-eòlas Quantum fhathast na chuspair teòiridheach le diofar dhraghan gun fhreagairt; nuair a thèid dèiligeadh riutha, bidh tagraidhean ann an cungaidh-leigheis a’ sìor fhàs follaiseach.
Dh’ fhaodadh coimpiutaireachd cuantamach, ann an teòiridh, a bhith nas coltaiche ri nàdar (le bhith ag atharrais air ceangal atamach) agus siostaman bith-eòlasach cuantamach na coimpiutairean clasaigeach.
4. Còdachadh Superdense
Is e còdadh superdense an dòigh air dà phìos fiosrachaidh àbhaisteach a chuir a-mach a’ cleachdadh aon qubit ceangailte. Faodaidh còd a tha ro dhlùth:
- A’ leigeil leis an neach-cleachdaidh leth de na tha a dhìth a chuir a-steach gus teachdaireachd clasaigeach ath-chruthachadh air thoiseach air an àm, a’ leigeil leis an neach-cleachdaidh conaltradh a dhèanamh aig dùbailte an astar gus an ruith na qubits a chaidh a lìbhrigeadh ro-làimh a-mach.
- Tha comas sianal quantum dà-shligheach ann an aon taobh air a dhùblachadh.
- Tionndaidh leud-bann àrd-latency gu leud-bann latency ìosal le bhith a ’sgaoileadh leth den dàta thairis air an t-sianal àrd-latency gus taic a thoirt don dàta a tha a’ tighinn a-steach thairis air an t-sianal ìosal-latency.
Tha gach ginealach de chonaltradh air iarraidh air barrachd gluasad dàta. Bidh e comasach buannachd coimeasach ann am fiosrachadh le còdadh àrd.
Co-dhùnadh
Faodaidh dol an sàs cuantamach leigeil leinn obrachadh le dàta ann an dòighean do-chreidsinneach roimhe seo. Le bhith a’ fighe a-steach coimpiutaireachd cuantamach le dol an sàs, bidh e comasach dhuinn cùisean a tha ag iarraidh tòrr dàta a fhreagairt ann an dòigh nas èifeachdaiche agus nas sàbhailte.
Le cleachdadh bith-eòlais agus reul-eòlais a bharrachd, dh’ fhaodadh QE a bhith air a chleachdadh gus na cùisean a tha daoine air a bhith a’ smaoineachadh o chionn fhada a fhreagairt: cò às a thàinig sinn agus ciamar a thòisich e uile?
Mar as motha a thèid adhartasan teicneòlais, is ann as motha de thagraidhean a lorgas sinn air a shon - tha gealladh mòr aige!
Leave a Reply