Teburin Abubuwan Ciki[Boye][Nuna]
Ƙididdigar ƙididdiga tana sarrafa bayanai ta amfani da ƙa'idodin injiniyoyi. Sakamakon haka, ƙididdige ƙididdiga na buƙatar wata hanya ta daban fiye da lissafin gargajiya. Processor da ake amfani da su a cikin kwamfutoci masu yawa shine misali ɗaya na wannan bambancin.
Ganin cewa kwamfutoci na gargajiya suna amfani da na'urori masu sarrafa siliki, kwamfutocin ƙididdiga suna amfani da tsarin ƙididdiga kamar atom, ions, photons, ko electrons. Suna amfani da fasalulluka na ƙididdigewa don wakiltar raƙuman raƙuman ruwa waɗanda za a iya ƙirƙira su a cikin manyan ma'auni daban-daban na 1 da 0.
To, menene ainihin ma'anar kalmar "kwamba" a cikin wannan mahallin? Shin babban tsalle ne?
Kalmar quantum ta samo asali ne daga kalmar Latin quantum, wanda ke nufin "yawanci." Yana da 'madaidaicin adadin kuzari daidai gwargwado ga mitar radiation da yake wakilta' a kimiyyar lissafi. Mai hankali yana nufin wani abu wanda ba ya ci gaba ko bambanta. Quantum yana nufin adadi na musamman ko ma'ana ta wannan ma'ana.
Menene lissafin ƙididdiga?
Umididdigar ƙididdiga yana amfani da hanyoyin algebra don gina algorithms don ƙididdigewa, waɗanda galibi iri ɗaya ne ko makamancin waɗanda aka yi amfani da su a kididdigar lissafi. Makanikan juzu'i, bi da bi, yana nufin ka'idar kimiyyar lissafi ta asali wacce ke nutsewa cikin bayanin halayen zahirin yanayi a girman atom da barbashi na subatomic.
A adadi mai kwakwalwa don haka ita ce kwamfutoci da ake hasashen za su iya aiwatar da irin waɗannan algorithms. Sakamakon haka, kwamfutoci masu ƙididdiga sun dogara ne akan quantum bits, wanda kuma aka sani da qubits, waɗanda za a iya ƙirƙira su daga electron guda ɗaya.
Kayan ƙididdigewa yana aiki bisa ga ƙa'idodin injiniyoyi na ƙididdigewa, yin amfani da ra'ayi kamar ƙididdigewa mai yiwuwa, babban matsayi, da entanglement. Waɗannan ra'ayoyin suna aiki azaman ginshiƙi don ƙididdige algorithms, waɗanda ke amfani da ƙarfin kwamfutoci masu ƙima don magance matsaloli masu rikitarwa.
A cikin wannan labarin, zan tattauna duk abin da kuke buƙatar sani game da ƙima.
Menene haƙƙin ƙima?
Matsakaicin jimla yana faruwa ne lokacin da tsarin biyu ke da alaƙa ta kud da kud wanda sanin game da ɗaya yana ba ku sanin ɗayan nan take, komai nisan su.
Masana kimiyya irin su Einstein sun yi mamakin wannan al'amari, wanda ya kira "aiki mai ban tsoro daga nesa" tun lokacin da ya karya dokar cewa ba za a iya aika wani bayani da sauri fiye da saurin haske. Ƙarin gwaje-gwajen ta amfani da photons da electrons, duk da haka, an tabbatar da haɗin kai.
Entanglement shine ginshiƙin ƙidayar ƙididdiga. Matsakaicin jimla a cikin ilimin kimiyyar lissafi yana nufin haɗin gwiwa mai ƙarfi tsakanin ƙwayoyin ƙididdiga. Wannan haɗin yana da ƙarfi sosai ta yadda za'a iya haɗa barbashi juzu'i biyu ko fiye ba tare da ɓata lokaci ba yayin da ake raba su da nisa mai girma.
Don ƙarin fahimtar wannan, yi la'akari da kwatance mai sauƙi wanda ba shi da alaƙa da kimiyyar lissafi ko kwamfuta. Yi la'akari da abin da zai faru idan ba ɗaya ba, amma an jefar da tsabar kudi biyu. Yawancin lokaci, ko tsabar kuɗi ɗaya ta sauka kan kai ko wutsiya ba ta da tasiri kan sakamakon jefar da tsabar na biyu.
Sai dai kuma, idan aka yi la’akari da abin da ya faru, duka sassan biyu suna haɗe-haɗe ne ko kuma an haɗa su, ba tare da la’akari da ko sun rabu da jiki ba. A wannan yanayin, idan tsabar kudin ya sauka a kan kawunansu,, tsabar kudin na biyu kuma za su nuna kawunansu, kuma akasin haka.
Fahimtar haƙƙin ƙima (tare da misali)
Haƙiƙa ƙulla ƙima wani yanayi ne wanda tsarin guda biyu (yawanci electrons ko photons) ke da alaƙa ta kud da kud wanda samun bayanai game da “halin” tsarin ɗaya (Alkiblar jujjuyawar wutar lantarki, ce “Up”) zai ba da sani nan take game da sauran tsarin. “Jihar” (Alkiblar jujjuyawar wutar lantarki ta biyu, a ce “Down”) ko ta yaya waɗannan tsarin ke da nisa.
Kalmomin "nan take" da "komai nisan su" suna da mahimmanci. Wannan al’amari ya dagula masana kimiyya irin su Einstein, tunda ba a bayyana jihar sai an auna shi, kuma watsa bayanai ya sabawa ka’idar kimiyyar lissafi ta gargajiya ta cewa ba a iya daukar bayanai da sauri fiye da saurin haske.
Koyaya, an tabbatar da haɗakarwa don amfani da photons da electrons tun daga shekarun 1980, godiya ga bincike da gwaji da suka fara a cikin 1980s.
Za a iya samar da barbashi na subatomic guda biyu (electrons) ta yadda za a iya siffanta su da aikin igiyar ruwa guda ɗaya. Ana iya samun maƙarƙashiya ta hanya ɗaya ta hanyar ƙyale ɓangarorin iyaye masu sifili su ruɓe zuwa ɓangarorin 'ya'ya mata biyu masu kama da daidai amma sabanin juzu'i.
Idan barbashi 'ya'ya biyu ba su yi hulɗa da wani abu ba, ayyukan su na igiyar ruwa za su kasance daidai da gaba ko ta yaya aka auna su. Masana kimiyya sun ƙaddara ta hanyar gwaji cewa lokacin da aka haɗa shi ba shi da wani tasiri akan bayanin.
Maimakon haka, ana aika bayanai zuwa ɗayan barbashi a cikin sauri fiye da saurin haske kawai lokacin da aka auna bayanin guda ɗaya.
A sakamakon haka, bayanai suna gudana a wannan taki. Amma ba mu da iko a kai - wannan rashin kulawa yana hana amfani da Quantum Entanglement, kamar aika sako ko wasu bayanai da sauri fiye da saurin haske.
Wace rawa entanglement ke takawa a lissafin ƙididdiga?
Canza yanayin qubit ɗin da aka makale nan take yana canza yanayin qubit ɗin da aka haɗa a cikin kwamfutoci masu yawa. Sakamakon haka, haɗaɗɗiya yana haɓaka saurin sarrafa kwamfutoci masu yawa.
Domin sarrafa qubit guda ɗaya yana bayyana bayanai game da qubits masu yawa, ninka adadin qubits ba lallai ba ne ya ƙara yawan matakai (watau maɗaukakiyar qubits).
Ƙididdigar ƙididdigewa, bisa ga bincike, ana buƙata don ƙididdige algorithm don sadar da saurin juzu'i akan lissafin gargajiya.
Aikace-aikacen haɗin kai a cikin ƙididdiga masu yawa
Aikace-aikace da yawa na iya amfana daga wannan nau'in sifa ta zahiri, wanda zai canza halinmu da na gaba. Sirri na ƙididdigewa, babban coding, ƙila watsawa da sauri fiye da haske, har ma da teleportation duk ana iya kunna su ta hanyar ruɗewa.
Kwamfutoci masu yawa suna da yuwuwar magance lokaci da sarrafa ƙalubale masu ƙarfi a masana'antu daban-daban, gami da kuɗi da banki.
Ƙirƙirar ƙima wani al'amari ne da zai iya taimakawa irin waɗannan kwamfutoci ta hanyar rage adadin lokaci da ƙarfin sarrafawa da ake buƙata don tafiyar da kwararar bayanai tsakanin ma'aunin su.
1. Quantum Cryptography
A cikin rufaffiyar maɓalli na gargajiya, mai aikawa yana ɓoye saƙon da maɓalli ɗaya, yayin da mai karɓa ya yanke shi da maɓallin raba. Koyaya, akwai haɗarin cewa wani ɓangare na uku zai sami ilimi game da maɓallan kuma ya sami damar shiga tsakani da lalata bayanan sirri.
Ƙirƙirar amintaccen tashoshi tsakanin ɓangarori biyu shine ginshiƙan ginshiƙan ɓoyayyiyar ɓoyayyiyar bayanan sirri. Haɗuwa zai iya haifar da hakan. Kamar yadda tsarin biyu ke daure, suna da alaƙa da juna (lokacin da ɗayan ya canza, haka ma ɗayan), kuma babu wani ɓangare na uku da zai raba wannan alaƙa.
Ƙididdigar ƙididdiga kuma tana amfana daga rashin cloning, wanda ke nufin cewa ba shi yiwuwa a samar da kwafi iri ɗaya na yanayin adadi wanda ba a san shi ba. Sakamakon haka, ba zai yuwu a kwafi bayanan da aka rufa-rufa a cikin adadi mai yawa ba.
Tare da rarraba maɓalli na ƙididdigewa wanda ba zai iya wucewa ba, an riga an gano ƙididdigar ƙididdiga (QKD). QKD yana amfani da photons da bazuwar bazuwar don sadar da bayanai game da maɓalli. Mai karɓa yana zazzage maɓalli ta amfani da filtata mai ƙarfi da kuma dabarar da ake amfani da ita don ɓoye saƙon.
Har yanzu ana canja bayanan sirrin ta daidaitattun layukan sadarwa, amma ainihin maɓalli na ƙididdigewa ne kawai zai iya yanke saƙon. Saboda "karanta" hotunan hoto na canza yanayin jihohinsu, duk wani saƙon saƙo yana faɗakar da masu sadarwa game da kutse.
Fasahar QKD a halin yanzu tana takura da kebul na fiber optic, wanda zai iya isar da hoto na kusan kilomita 100 kafin ya yi kasala don karba. A cikin 2004, canja wurin banki na QKD na farko ya faru a Austria.
Tabbatar da isar da hanyoyin sadarwar da ba za a iya karyewa ba waɗanda ke da tabbas amintacce bisa ka'idodin zahiri yana da fayyace aikace-aikace a fannin kuɗi, banki, soja, likitanci, da sauran sassa. Kasuwanci da yawa yanzu suna amfani da QKD masu ruɗewa.
2. Quantum Teleportation
Quantum teleportation kuma hanya ce ta watsa bayanan ƙididdiga tsakanin ɓangarori biyu, kamar photons, atoms, electrons, da superconducting circuits. Bisa ga bincike, teleportation yana ba da damar QCs suyi aiki a layi daya yayin amfani da ƙarancin wutar lantarki rage yawan amfani da wutar lantarki da sau 100 zuwa 1000.
Bambance-bambancen da ke tsakanin jimla teleportation da quantum cryptography shine kamar haka:
- Musanya na jimla teleportation A kan tashar al'ada, ana aika bayanin "kwamba".
- Musanya cryptography na ƙididdigewa A kan tashar ƙididdigewa, ana aika bayanan “na gargajiya”.
Bukatun wutar lantarki na kwamfutocin kwamfutoci suna haifar da zafi, wanda kalubale ne ganin cewa dole ne su yi aiki a irin wannan yanayin zafi. Teleportation yana da yuwuwar haifar da ƙirar ƙira wanda zai haɓaka haɓaka ƙididdiga na ƙididdigewa.
3. Tsarin Halittu
Jikin ɗan adam, kamar kowane halitta, yana ci gaba da canzawa saboda hulɗar miliyoyin sinadarai da tsarin halitta. Har zuwa kwanan nan, an ɗauka cewa suna layi ne, tare da "A" yana kaiwa zuwa "B." Koyaya, ilmin halitta ƙididdiga da ilmin halitta sun gano ɗimbin haɗin kai a cikin tsarin ilimin halitta, tare da QE tana taka rawa.
Hanyar da bambance-bambancen subunits na tsarin gina jiki an haɗa su tare don ba da damar dorewar ƙima da daidaituwa. Quantum Biology har yanzu batu ne na ka'idar tare da damuwa iri-iri da ba a amsa ba; Lokacin da aka magance su, aikace-aikace a cikin magani za su ƙara gani.
Ƙididdigar lissafin ƙididdiga, a ka'idar, na iya zama mafi kamance da yanayi (ta hanyar simintin atomical bond) da tsarin ƙididdiga na halitta fiye da kwamfutoci na gargajiya.
4. Babban Codeing
Superdense codeing hanya ce ta watsa bayanai guda biyu na al'ada ta amfani da qubit guda ɗaya. Lambar da take da girma tana iya:
- Yana ba mai amfani damar aika rabin abin da ake buƙata don sake gina saƙon gargajiya kafin lokaci, yana ba mai amfani damar sadarwa a ninki biyu cikin sauri har sai qubits ɗin da aka riga aka aika su ƙare.
- Ƙarfin ƙididdiga ta tashar hanya biyu a cikin hanya ɗaya yana ninka sau biyu.
- Mayar da bandwidth mai girma zuwa ƙananan bandwidth ta hanyar watsa rabin bayanan a kan tashar tashar tashar jiragen ruwa don tallafawa bayanan da ke shigowa a kan tashar tashar jiragen ruwa.
Kowace tsarar sadarwa ta yi kira da a kara musayar bayanai. Hakanan kwatankwacin riba a cikin bayanai zai yuwu tare da babban coding.
Kammalawa
Ƙunƙwalwar ƙila na iya ƙyale mu mu yi aiki tare da bayanai ta hanyoyin da ba a iya misaltawa a baya. Ta hanyar haɗa lissafin ƙididdigewa tare da haɗe-haɗe, za mu sami damar amsa batutuwan da ke buƙatar ɗimbin adadin bayanai cikin inganci da aminci.
Tare da ƙarin aikace-aikacen ilimin halitta da na sararin samaniya, ana iya amfani da QE don amsa batutuwan da ɗan adam suka daɗe suna tunani: daga ina muka fito kuma ta yaya aka fara duka?
Da ƙarin ci gaban fasaha, ƙarin aikace-aikacen da za mu nemo don ta - yana da babban alkawari!
Leave a Reply