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Quantum suav txheej txheem cov ntaub ntawv siv quantum mechanics cov ntsiab lus. Yog li ntawd, quantum xam yuav tsum muaj ib txoj hauv kev sib txawv dua li kev suav hauv classical. Cov processor siv hauv quantum computers yog ib qho piv txwv ntawm qhov sib txawv no.
Thaum cov khoos phis tawj niaj hnub siv cov txheej txheem silicon, quantum computers siv quantum systems xws li atoms, ions, photons, lossis electrons. Lawv siv quantum nta los sawv cev cov khoom uas yuav raug tsim nyob rau hauv ntau yam quantum superpositions ntawm 1 thiab 0.
Yog li, lo lus "quantum" txhais li cas hauv cov ntsiab lus no? Puas yog ib qho kev dhia tseem ceeb?
Lo lus quantum muab los ntawm Latin lo lus quantum, uas txhais tau tias "quantity." Nws yog ib qho 'discrete kom muaj nuj nqis ntawm lub zog proportional nyob rau hauv qhov loj ntawm qhov zaus ntawm cov hluav taws xob nws sawv cev' hauv physics. Discrete yog hais txog ib yam dab tsi uas tsis tas mus li los sis txawv. Quantum hais txog qhov tshwj xeeb lossis tseem ceeb hauv qhov kev nkag siab no.
Dab tsi yog quantum suav?
Quantum xam yog siv cov txheej txheem algebraic los tsim cov algorithms rau kev suav, uas feem ntau zoo ib yam lossis zoo ib yam li cov siv hauv quantum physics. Quantum mechanics, nyob rau hauv lem, hais txog ib qho yooj yim physics txoj kev xav uas dhia mus rau hauv kev piav qhia ntawm xwm lub cev zoo ntawm qhov loj ntawm atoms thiab subatomic hais.
A quantum khoos phis tawj yog li lub khoos phis tawj hypothetical muaj peev xwm siv tau cov algorithms. Yog li ntawd, quantum computers yog tsim los ntawm quantum khoom, tseem hu ua qubits, uas yuav raug tsim los ntawm ib qho hluav taws xob.
Cov khoom siv quantum coj tus cwj pwm raws li kev cai quantum mechanics, siv cov kev xav xws li kev suav suav, superposition, thiab entanglement. Cov tswv yim no yog lub hauv paus rau quantum algorithms, uas siv lub peev xwm ntawm quantum computers los daws cov teeb meem nyuaj.
Hauv kab lus no, kuv yuav tham txog txhua yam koj xav paub txog quantum entanglement.
Dab tsi yog quantum entanglement?
Quantum entanglement tshwm sim thaum ob lub kaw lus sib txuas zoo sib xws tias kev paub txog ib qho ua rau koj paub tam sim ntawm lwm tus, txawm tias lawv nyob deb npaum li cas.
Cov kws tshawb fawb xws li Einstein tau ntxhov siab los ntawm qhov tshwm sim no, uas nws tau hu ua "kev ua yeeb yam ntawm qhov deb" txij li nws tau ua txhaum txoj cai uas tsis muaj cov ntaub ntawv tuaj yeem xa sai dua qhov nrawm ntawm lub teeb. Cov kev sim ntxiv uas siv photons thiab electrons, txawm li cas los xij, txheeb xyuas qhov sib txuam.
Entanglement yog lub hauv paus ntawm quantum xam. Quantum entanglement hauv physics yog hais txog kev sib txuas ntawm cov quantum hais. Qhov kev sib txuas no muaj zog heev uas ob los yog ntau dua quantum hais tuaj yeem txuas nrog inexorably thaum sib cais los ntawm kev sib nrug loj heev.
Txhawm rau kom nkag siab qhov no, xav txog qhov sib piv yooj yim uas tsis cuam tshuam nrog physics lossis xam. Xav txog dab tsi yuav tshwm sim yog tias tsis yog ib qho, tab sis ob lub npib tau muab pov tseg. Feem ntau, txawm tias ib lub npib av ntawm lub taub hau lossis cov tails muaj qhov cuam tshuam me me ntawm qhov tshwm sim ntawm qhov thib ob npib pov.
Txawm li cas los xij, nyob rau hauv cov ntaub ntawv ntawm entanglement, ob qhov chaw yog txuas los yog entangled, tsis hais seb lawv lub cev sib cais. Hauv qhov no, yog tias ib qho nyiaj npib tsaws ntawm lub taub hau, lub npib thib ob yuav zoo li pom lub taub hau, thiab rov ua dua.
Nkag siab txog quantum entanglement (nrog piv txwv)
Quantum entanglement yog qhov tseeb qhov xwm txheej uas ob lub tshuab (feem ntau electrons lossis photons) txuas nrog zoo heev uas tau txais cov ntaub ntawv hais txog ib lub cev "xeev" (kev taw qhia ntawm lub tshuab hluav taws xob, hais tias "Up") yuav ua rau muaj kev paub sai sai txog lwm qhov system. "xeev" (kev taw qhia ntawm ob lub tshuab hluav taws xob, hais tias "Down") txawm tias nyob deb npaum li cas cov tshuab no muaj nyob.
Cov kab lus "tam sim no" thiab "txawm tias lawv nyob deb npaum li cas" yog qhov tseem ceeb. Qhov tshwm sim no tau ua rau cov kws tshawb fawb xav tsis thoob zoo li Einstein, txij li lub xeev tsis tau txhais kom txog thaum nws ntsuas, thiab cov ntaub ntawv xa tawm cuam tshuam cov kev cai qub ntawm lub cev uas cov ntaub ntawv tsis tuaj yeem nqa tau nrawm dua li qhov ceev ntawm lub teeb.
Txawm li cas los xij, entanglement tau raug pov thawj los siv ob qho tib si photons thiab electrons txij li xyoo 1980s, ua tsaug rau kev tshawb fawb thiab kev sim uas tau pib xyoo 1980s.
Ob qhov subatomic hais (electrons) tuaj yeem tsim tau kom lawv tuaj yeem piav qhia los ntawm ib qho kev ua haujlwm nthwv dej. Entanglement tuaj yeem ua tiav nyob rau hauv ib txoj kev los ntawm kev tso cai rau niam txiv particle nrog xoom spin kom lwj mus rau hauv ob tug ntxhais entangled hais nrog sib npaug tab sis opposite spin.
Yog tias ob tug ntxhais tsis cuam tshuam nrog ib yam dab tsi, lawv lub zog nthwv dej yuav nyob sib npaug thiab tawm tsam txawm tias lawv nyob deb npaum li cas los ntsuas. Cov kws tshawb fawb tau txiav txim siab los ntawm kev ntsuam xyuas tias lub sij hawm ntawm entanglement tsis muaj kev cuam tshuam rau cov ntaub ntawv.
Hloov chaw, cov ntaub ntawv raug xa mus rau lwm qhov ntawm tus nqi nrawm dua li qhov ceev ntawm lub teeb tsuas yog thaum ntsuas ib qho lus qhia.
Raws li qhov tshwm sim, cov ntaub ntawv ntws ntawm qhov nrawm no. Tab sis peb tsis muaj kev tswj hwm nws - qhov tsis muaj kev tswj hwm txwv tsis pub siv Quantum Entanglement, xws li xa xov lossis lwm yam ntaub ntawv sai dua li qhov ceev ntawm lub teeb.
Dab tsi yog lub luag haujlwm ua haujlwm hauv quantum xam?
Hloov lub xeev ntawm ib qho entangled qubit instantaneously hloov lub xeev ntawm tus khub qubit hauv quantum computers. Yog li ntawd, entanglement accelerates tus txheej txheem ceev ntawm quantum computers.
Vim tias kev ua ib qho qubit nthuav tawm cov ntaub ntawv hais txog ntau qubits, ob npaug ntawm cov qubits tsis tas yuav nce cov txheej txheem (piv txwv li, qubits entangled).
Quantum entanglement, raws li kev tshawb fawb, yuav tsum tau rau ib tug quantum algorithm kom xa ib tug exponential speedup tshaj classical xam.
Kev sib txuas cov ntawv thov hauv quantum suav
Ob peb daim ntawv thov tuaj yeem tau txais txiaj ntsig los ntawm qhov zoo ib yam ntawm lub cev, uas yuav hloov pauv peb tam sim no thiab yav tom ntej. Quantum encryption, superdense coding, tej zaum kis tau tus mob sai dua li lub teeb, thiab txawm tias teleportation txhua tus tuaj yeem ua rau muaj kev cuam tshuam.
Quantum khoos phis tawj muaj peev xwm daws tau lub sijhawm thiab ua cov teeb meem siv hluav taws xob ntau hauv ntau qhov kev lag luam, suav nrog nyiaj txiag thiab kev lag luam.
Quantum entanglement yog qhov tshwm sim uas yuav pab tau cov khoos phis tawj zoo li no los ntawm kev txo lub sijhawm thiab lub zog ua haujlwm uas xav tau los tswj cov ntaub ntawv ntws ntawm lawv qubits.
1. Quantum Cryptography
Nyob rau hauv classical cryptography, tus sender encodes cov lus nrog ib tug yuam sij, thaum tus neeg tau txais kev txiav txim nws nrog tus yuam sij sib koom. Txawm li cas los xij, muaj qhov txaus ntshai uas tus neeg thib peb yuav tau txais kev paub txog cov yuam sij thiab tuaj yeem cuam tshuam thiab cuam tshuam txog kev zais cryptography.
Tsim kom muaj kev nyab xeeb channel ntawm ob tog yog lub hauv paus rau kev nkag mus rau crypto txiaj tsis raug. Kev sib cav tuaj yeem ua rau qhov no. Raws li ob lub tshuab tau sib txuas, lawv muaj kev sib raug zoo nrog ib leeg (thaum ib qho hloov pauv, ib yam li lwm tus), thiab tsis muaj tus neeg thib peb yuav qhia qhov kev sib raug zoo no.
Quantum cryptography kuj tau txais txiaj ntsig los ntawm tsis muaj-cloning, uas txhais tau hais tias nws tsis tuaj yeem tsim kom muaj ib qho zoo tib yam replica ntawm lub xeev quantum tsis paub. Yog li ntawd, nws yog tsis yooj yim sua rau replicate cov ntaub ntawv encoded nyob rau hauv ib tug quantum xeev.
Nrog rau qhov tsis txaus ntseeg quantum tseem ceeb faib, quantum cryptography twb tau pom lawm (QKD). QKD siv randomly polarized photons los sib txuas lus cov ntaub ntawv hais txog tus yuam sij. Tus neeg txais kev txiav txim siab tus yuam sij siv cov lim polarizing thiab cov txheej txheem siv los encrypt cov lus.
Cov ntaub ntawv zais cia tseem raug xa mus los ntawm cov qauv kev sib txuas lus, tab sis tsuas yog tus yuam sij quantum tiag tiag tuaj yeem txiav txim siab cov lus. Vim hais tias "nyeem" cov photons polarized hloov lawv lub xeev, ib qho eavesdropping ceeb toom cov neeg sib txuas lus rau kev nkag.
QKD thev naus laus zis tam sim no raug txwv los ntawm fiber ntau optic cable, uas tuaj yeem xa cov photon rau ib ncig ntawm 100km ua ntej dhau los ua rau tsis tau txais. Nyob rau hauv 2004, thawj entangled QKD bank hloov lwm lub tsev tshwm sim nyob rau hauv Austria.
Ua kom paub tseeb tias kev sib kis ntawm kev sib txuas lus tsis sib haum xeeb thiab tamper-pov thawj kev sib txuas lus uas muaj kev ruaj ntseg raws li lub hauv paus ntsiab lus ntawm lub cev muaj peev xwm siv tau zoo hauv nyiaj txiag, tuam txhab nyiaj, tub rog, kev kho mob, thiab lwm yam. Ntau lub lag luam tam sim no siv entangled QKD.
2. Quantum Teleportation
Quantum teleportation tseem yog txoj kev xa xov quantum ntawm ob tog, xws li photons, atoms, electrons, thiab superconducting circuits. Raws li kev tshawb fawb, teleportation tso cai rau QCs khiav nyob rau hauv parallel thaum uas siv hluav taws xob tsawg zog siv zog los ntawm 100 mus rau 1000 zaug.
Qhov sib txawv ntawm quantum teleportation thiab quantum cryptography yog raws li nram no:
- Kev sib pauv ntawm quantum teleportation Tshaj ib qho classical channel, "quantum" cov ntaub ntawv raug xa mus.
- Kev sib pauv ntawm quantum cryptography Tshaj li quantum channel, "classical" cov ntaub ntawv raug xa mus.
Lub zog xav tau ntawm quantum computers tsim kom sov, uas yog ib qho kev sib tw uas lawv yuav tsum tau ua haujlwm ntawm qhov kub qis. Teleportation muaj peev xwm ua rau kev tsim cov kev daws teeb meem uas yuav ua rau kom muaj kev loj hlob ntawm quantum xam.
3. Kev Siv Tshuaj lom neeg
Tib neeg lub cev, zoo li txhua yam tsiaj, hloov mus tas li vim muaj kev cuam tshuam ntawm ntau lab ntawm cov txheej txheem tshuaj lom neeg thiab cov txheej txheem lom neeg. Txog rau tam sim no, lawv tau suav tias yog kab, nrog "A" ua rau "B." Txawm li cas los xij, quantum biology thiab biophysics tau pom ntau qhov sib txuam hauv cov kab ke lom neeg, nrog QE ua lub luag haujlwm.
Txoj kev sib txawv subunits ntawm protein cov qauv yog packed ua ke yog tsim los tso cai rau sustained quantum entanglement thiab coherence. Quantum Biology tseem yog lub ntsiab lus theoretical nrog ntau yam kev txhawj xeeb tsis teb; Thaum lawv hais txog, cov ntawv thov hauv cov tshuaj yuav pom ntau dua.
Quantum xam, nyob rau hauv txoj kev xav, tej zaum yuav zoo li xwm (los ntawm simulating atomic bonding) thiab quantum biological systems dua classical computers.
4. Superdense Coding
Superdense coding yog tus txheej txheem ntawm kev xa ob cov ntaub ntawv ib txwm siv siv ib qho qubit entangled. Code uas yog super-dense tuaj yeem:
- Tso cai rau tus neeg siv xa ib nrab ntawm qhov xav tau los tsim kho cov lus qub ua ntej, tso cai rau tus neeg siv sib txuas lus ntawm ob npaug ntawm qhov nrawm kom txog thaum lub qubits ua ntej xa tawm.
- Ob txoj kev quantum channel lub peev xwm nyob rau hauv ib qho kev taw qhia yog ob npaug.
- Hloov siab-latency bandwidth mus rau qis-latency bandwidth los ntawm kev xa ib nrab ntawm cov ntaub ntawv hla lub high-latency channel los txhawb cov ntaub ntawv los ntawm qis-latency channel.
Txhua tiam ntawm kev sib txuas lus tau hu kom hloov cov ntaub ntawv ntau ntxiv. Kev sib piv nce hauv cov ntaub ntawv yuav ua tau nrog superdense coding.
xaus
Quantum entanglement tuaj yeem tso cai rau peb ua haujlwm nrog cov ntaub ntawv yav dhau los uas tsis xav txog. Los ntawm kev sib koom ua ke ntawm quantum suav nrog entanglement, peb yuav tuaj yeem teb cov teeb meem uas xav tau ntau cov ntaub ntawv hauv kev ua haujlwm zoo thiab nyab xeeb.
Ntxiv nrog rau kev siv tshuaj lom neeg thiab cov hnub qub, QE yuav raug siv los teb cov teeb meem uas tib neeg tau xav txog ntev: peb tuaj qhov twg thiab txhua yam pib li cas?
Kev siv thev naus laus zis ntau dua, ntau daim ntawv thov peb yuav nrhiav tau rau nws - nws tau cog lus zoo heev!
Sau ntawv cia Ncua