Tha cruth-atharrachadh didseatach ag atharrachadh an t-saoghail nas luaithe na bha e a-riamh. Bidh ionnsachadh mu phrìomh bhun-bheachdan na h-aois dhidseatach a’ fàs eadhon nas deatamaiche nuair a tha tonn ùr de theicneòlas a’ tighinn faisg air làimh a bhios comasach air na modalan a th’ ann mar-thà atharrachadh le luaths agus cumhachd iongantach: coimpiutaireachd cuantamach.
San artaigil seo, bidh sinn a’ dèanamh coimeas eadar bun-bheachdan coimpiutaireachd traidiseanta agus coimpiutaireachd cuantamach, agus cuideachd a’ tòiseachadh a’ sgrùdadh an cleachdadh ann an diofar raointean.
Dè a th’ ann an feartan quantum?
Tron eachdraidh, tha daoine air teicneòlas a leasachadh agus iad air tighinn gu bhith a’ tuigsinn gnìomhachd nàdur tro shaidheans. Eadar na 1900n agus 1930n, dh’ adhbhraich sgrùdadh air cuid de dh’ uinneanan fiosaigeach nach deach a thuigsinn gu math fhathast teòiridh corporra ùr: Quantum Mechanics. Tha an teòiridh seo a’ mìneachadh agus a’ mìneachadh mar a tha an saoghal microscopach ag obair, àrainn nàdarra moileciuil, dadaman agus dealanan.
Chan e a-mhàin gu bheil e air a bhith comasach air na h-uinneanan sin a mhìneachadh, ach tha e cuideachd air a dhèanamh comasach tuigsinn gu bheil fìrinn subatomic ag obair ann an dòigh gu tur an-aghaidh intuitive, cha mhòr draoidheil, agus gu bheil tachartasan a’ gabhail àite anns an t-saoghal microscopach nach tachair anns an t-saoghal. saoghal macroscopic.
Tha na feartan cuantamach sin a’ toirt a-steach saobh-chràbhadh quantum, dol an sàs cuantamach, agus teleportation cuantamach.
- Sàr shuidheachadh Quantum ag innse mar a dh’fhaodas gràin a bhith ann an diofar stàitean aig an aon àm.
- Quantum dol an sàs ag innse mar a ghabhas dà ghràinean a thoirt gu staid “ceangailte” agus, às deidh sin, freagairt cha mhòr aig an aon àm san aon dòigh, a dh’ aindeoin an astar fiosaigeach aca. Ann am faclan eile, faodar an cur cho fada bho chèile mar a thogras iad, agus, nuair a bhios iad ag eadar-obrachadh le aon, bidh am fear eile a’ freagairt ris an aon eadar-obrachadh sin.
- Quantum teleportation a’ cleachdadh quantum entanglement gus fiosrachadh a chuir bho aon àite san fhànais gu àite eile gun fheum air siubhal tro fhànais.
Tha coimpiutaireachd cuantamach stèidhichte air na feartan cuantamach sin de nàdar subatomic.
Anns a 'chùis seo, tha tuigse an latha an-diugh air an t-saoghal microscopach tro Quantum Mechanics a' toirt cothrom dhuinn teicneòlasan a chruthachadh agus a dhealbhadh a tha comasach air beatha dhaoine a leasachadh. Tha mòran de theicneòlasan eadar-dhealaichte ann a bhios a’ cleachdadh uinneanan quantum, agus tha cuid dhiubh, leithid lasers no ìomhaighean ath-shuidheachadh magnetach (MRI), air a bhith timcheall airson còrr air leth-cheud bliadhna.
Dè a th’ ann an coimpiutaireachd quantum?
Gus tuigse fhaighinn air mar a tha coimpiutairean cuantamach ag obair, tha e feumail an toiseach mìneachadh mar a bhios na coimpiutairean a bhios sinn a’ cleachdadh a h-uile latha, air an deach iomradh a thoirt san artaigil seo mar choimpiutairean didseatach no clasaigeach, ag obair. Bidh iad sin, mar a h-uile inneal dealanach eile leithid clàran no fònaichean-làimhe, a’ cleachdadh pìosan mar na h-aonadan cuimhne bunaiteach aca. Tha seo a’ ciallachadh gu bheil prògraman agus tagraidhean air an còdachadh ann am pìosan, ie ann an cànan dà-chànanach de neamhan is feadhainn.
Gach uair a bhios sinn ag eadar-obrachadh le gin de na h-innealan sin, mar eisimpleir le bhith a’ putadh iuchair air a’ mheur-chlàr, bidh sreathan de neamhan, agus feadhainn gan cruthachadh, gan sgrios agus/no ag atharrachadh taobh a-staigh a’ choimpiutair.
Is e a’ cheist inntinneach, dè na neamhan agus an fheadhainn sin gu corporra taobh a-staigh a’ choimpiutair? Tha staid neoni agus aon bhuillean a’ freagairt ri sruth dealain a’ sruthadh, no nach eil, tro phàirtean microscopach ris an canar transistors, a bhios nan suidsichean. Nuair nach eil sruth sam bith a’ sruthadh, tha an transistor “dheth” agus a’ freagairt ri beagan 0, agus nuair a tha e a’ sruthadh, tha e “air adhart” agus co-fhreagairt ri pìos 1.
Ann an cruth nas sìmplidhe, tha e mar gum biodh pìosan 0 agus 1 a' freagairt ri tuill, gus am bi toll falamh beagan 0 agus toll anns a bheil dealanan beagan 1. A-nis gu bheil beachd againn air mar a tha coimpiutairean an latha an-diugh ag obair , feuchaidh sinn ri tuigsinn mar a tha coimpiutairean quantum ag obair.
Bho pìosan gu qubits
Is e an aonad fiosrachaidh bunaiteach ann an coimpiutaireachd cuantamach am bit quantum no qubit. Is e siostaman cuantamach dà-ìre a th’ ann an Qubits, a rèir mìneachadh, a dh’ fhaodas, mar bhuillean, a bhith aig an ìre ìosal, a fhreagras ri staid de dh’ inntinn ìosal no lùth a tha air a mhìneachadh mar 0; no aig an ìre àrd, a tha a’ freagairt ri staid de dh’ inntinn nas àirde no air a mhìneachadh mar 1.
Ach, agus an seo tha an eadar-dhealachadh bunaiteach le coimpiutaireachd clasaigeach, faodaidh qubits cuideachd a bhith ann an àireamh neo-chrìochnach de stàitean eadar-mheadhanach eadar 0 agus 1, leithid stàite a tha leth 0 agus leth 1, no trì chairteal de 0 agus cairteal. of 1. Canar superposition cuantamach ris an iongantas seo agus tha e nàdarrach ann an siostaman cuantamach.
Algorithms Quantum: Coimpiutaireachd nas cumhachdaiche agus nas èifeachdaiche
Is e adhbhar choimpiutairean cuantamach brath a ghabhail air na feartan cuantamach sin de qubits, mar shiostaman cuantamach, gus a bhith comasach air algoirmean cuantamach a ruith a bhios a’ cleachdadh saobh-chràbhadh agus dol an sàs gus cumhachd giollachd fada nas motha a thabhann na feadhainn clasaigeach.
Tha e cudromach a chomharrachadh nach eil an fhìor ghluasad paradigm a’ toirt a-steach a bhith a’ dèanamh an aon rud a bhios coimpiutairean didseatach no clasaigeach - an fheadhainn a th’ ann an-dràsta - a’ dèanamh, ach nas luaithe, mar a tha mòran artaigilean ag agairt gu mearachdach, ach gu bheil algorithms cuantamach a’ leigeil le cuid de ghnìomhachdan a bhith. air a dhèanamh ann an dòigh gu tur eadar-dhealaichte; tha sin gu tric nas èifeachdaiche - 's e sin, ann an ùine nas lugha no a' cleachdadh mòran nas lugha de ghoireasan coimpiutaireachd-.
Bheir sinn sùil air eisimpleir chruaidh de na tha seo a 'ciallachadh. Smaoinich gu bheil sinn ann an San Francisco agus tha sinn airson faighinn a-mach dè an t-slighe as fheàrr gu New York a-mach à millean roghainn airson faighinn ann (N = 1,000,000). Gus a bhith comasach air coimpiutairean a chleachdadh gus an t-slighe as fheàrr a lorg, feumaidh sinn 1,000,000 roghainn a dhidseatachadh, a tha a’ ciallachadh an eadar-theangachadh gu cànan bit airson a’ choimpiutair clasaigeach agus gu qubits airson a’ choimpiutair quantum.
Ged a dh’ fheumadh coimpiutair clasaigeach a dhol tro na slighean gu lèir aon às deidh aon gus an lorg e am fear a tha thu ag iarraidh, bidh coimpiutair quantum a’ gabhail brath air pròiseas ris an canar co-shìnteachd quantum a leigeas leis, gu bunaiteach, beachdachadh air a h-uile slighe aig an aon àm. Tha seo a’ ciallachadh gum faigh an coimpiutair quantum an t-slighe as fheàrr fada nas luaithe na an coimpiutair clasaigeach, air sgàth cho math sa tha goireasan cleachdte.
Gus na h-eadar-dhealachaidhean ann an comas àireamhachd a thuigsinn, le n qubits is urrainn dhuinn an aon rud a dhèanamh ris na bhiodh comasach le 2n pìosan. Thathas ag ràdh gu tric le timcheall air 270 qubits dh’ fhaodadh gum biodh barrachd stàitean bunaiteach agad ann an coimpiutair cuantamach - sreathan de charactaran nas eadar-dhealaichte agus aig an aon àm - na an àireamh de dadaman anns a ’chruinne-cè, a thathas a’ meas a bhith timcheall air 280. Is e eisimpleir eile gu bheilear a’ meas le coimpiutair cuantamach eadar 2000 agus 2500 qubits gum faodadh tu cha mhòr a h-uile crioptachadh a thathas a’ cleachdadh an-diugh a bhriseadh (ris an canar criptography iuchrach poblach).
A thaobh cryptography, tha grunn bhuannachdan ann a bhith a’ cleachdadh coimpiutaireachd àireimh. Ma tha dà shiostam dìreach ceangailte, tha sin a 'ciallachadh gu bheil iad co-cheangailte ri chèile (ie, nuair a dh'atharraicheas aon, bidh an tè eile ag atharrachadh cuideachd) agus chan eil treas phàrtaidh sam bith a' roinn a 'cho-dhàimh seo.
Thoir air falbh
Tha sinn ann an àm de chruth-atharrachadh didseatach anns a bheil diofar theicneòlasan a tha a’ tighinn am bàrr leithid blockchain, inntleachd fuadain, drones, Internet of Things, virtual reality, 5G, clò-bhualadairean 3D, innealan-fuadain no carbad fèin-riaghlaidh barrachd is barrachd an làthair ann an grunn raointean agus roinnean.
Tha na teicneòlasan sin, a tha gu bhith a’ leasachadh càileachd beatha dhaoine le bhith a’ luathachadh leasachadh agus a’ gineadh buaidh shòisealta, a’ tighinn air adhart aig an aon àm. Is ann ainneamh a chì sinn companaidhean a’ leasachadh thoraidhean a bhios a’ cleachdadh measgachadh de dhà no barrachd de na teicneòlasan sin, leithid blockchain agus IoT no drones agus Artificial Intelligence.
Fhad ‘s a tha iad gu bhith a’ tighinn còmhla agus mar sin a’ toirt buaidh nas cudthromaiche, tha an ìre thràth de leasachadh anns a bheil iad agus gainnead luchd-leasachaidh agus daoine le cùl-fhiosrachadh teignigeach a’ ciallachadh gu bheil co-ghluasadan fhathast nan gnìomh ri thighinn.
Air sgàth an comas aimhreiteach, thathas an dùil chan ann a-mhàin gum bi teicneòlasan cuantamach a’ tighinn còmhla ris na teicneòlasan ùra sin uile, ach cuideachd gum bi buaidh fharsaing aca air cha mhòr a h-uile gin dhiubh. Coimpiutaireachd Quantum a’ bagairt dearbhadh, iomlaid agus stòradh dàta gu tèarainte, le buaidh nas motha air na teicneòlasan sin anns a bheil àite nas buntainniche aig cryptography, leithid cybersecurity no blockchain.
Leave a Reply