Werrej[Aħbi][Uri]
Quantum computing jipproċessa dejta bl-użu tal-prinċipji tal-mekkanika kwantistika. Bħala riżultat, il-komputazzjoni kwantistika teħtieġ approċċ differenti mill-kompjuters klassiku. Il-proċessur użat fil-kompjuters quantum huwa eżempju wieħed ta 'din id-distinzjoni.
Filwaqt li l-kompjuters tradizzjonali jimpjegaw proċessuri bbażati fuq is-silikon, il-kompjuters quantum jużaw sistemi quantum bħal atomi, joni, fotoni, jew elettroni. Huma jużaw karatteristiċi quantum biex jirrappreżentaw bits li jistgħu jinħolqu f'diversi superpożizzjonijiet quantum ta '1 u 0.
Allura, xi jfisser eżattament it-terminu "quantum" f'dan il-kuntest? Hija qabża sinifikanti?
It-terminu quantum ġej mill-kelma Latina quantum, li tfisser "kwantità." Hija 'kwantità diskreta ta' enerġija proporzjonali fil-kobor għall-frekwenza tar-radjazzjoni li tirrappreżenta' fil-fiżika. Diskreta tirreferi għal xi ħaġa li la hija kontinwa u lanqas distinta. Quantum jirreferi għal ammonti uniċi jew sinifikanti f'dan is-sens.
X'inhu quantum computing?
Komputazzjoni kwantistika qed juża metodi alġebrin biex jibni algoritmi għall-kalkoli, li ħafna drabi huma l-istess jew simili għal dawk użati fil-fiżika kwantistika. Il-mekkanika kwantika, min-naħa tagħha, tirreferi għal teorija fiżika bażika li tgħaddas fl-ispjegazzjoni tal-kwalitajiet fiżiċi tan-natura fid-daqs ta 'atomi u partiċelli subatomiċi.
A kompjuter quantum huwa għalhekk kompjuter ipotetiku li kapaċi jimplimenta algoritmi bħal dawn. Bħala riżultat, il-kompjuters quantum huma fundamentalment ibbażati fuq quantum bits, magħrufa wkoll bħala qubits, li jistgħu jinħolqu minn elettron wieħed.
Il-materjal quantum iġib ruħu skont ir-regoli tal-mekkanika kwantistika, billi jagħmel użu minn kunċetti bħall-komputazzjoni probabilistika, is-superpożizzjoni, u tħabbil. Dawn l-ideat iservu bħala l-pedament għall-algoritmi quantum, li jużaw il-kapaċitajiet tal-kompjuters quantum biex jindirizzaw problemi kkumplikati.
F'dan l-artikolu, ser niddiskuti dak kollu li għandek bżonn tkun taf dwar it-taħbil tal-kwantum.
X'inhu quantum taħbil?
It-tħabbil kwantiku jseħħ meta żewġ sistemi huma tant marbuta mill-qrib li tkun taf dwar waħda tagħtik għarfien immedjat dwar l-oħra, irrispettivament minn kemm ikunu 'l bogħod minn xulxin.
Xjentisti bħal Einstein kienu mħawda b’dan il-fenomenu, li hu sejjaħ “azzjoni spooky mill-bogħod” peress li kisret ir-regola li l-ebda informazzjoni ma tista’ tintbagħat aktar malajr mill-veloċità tad-dawl. Esperimenti addizzjonali li jużaw fotoni u elettroni, madankollu, ivverifikaw it-tħabbil.
It-tħabbil huwa l-pedament tal-komputazzjoni kwantistika. It-tħabbil kwantiku fil-fiżika jirreferi għal rabta qawwija ħafna bejn il-partiċelli quantum. Din il-konnessjoni hija tant b'saħħitha li żewġ partiċelli quantum jew aktar jistgħu jkunu konnessi b'mod inexorablement waqt li jkunu separati minn distanzi enormi.
Biex tifhem aktar dan, ikkunsidra paragun sempliċi li mhux relatat mal-fiżika jew mal-kompjuters. Ikkunsidra x'jiġri jekk mhux waħda, iżda żewġ muniti jintremew. Normalment, jekk munita waħda tinżel fuq irjus jew dnub għandha ftit effett fuq l-eżitu tat-tieni munita toss.
Madankollu, fil-każ ta 'tħabbil, iż-żewġ partijiet huma konnessi jew imħabblin, irrispettivament minn jekk humiex fiżikament separati. F'dan il-każ, jekk munita waħda tinżel fuq l-irjus, it-tieni munita bl-istess mod turi l-irjus, u viċi versa.
Nifhmu t-taħbil quantum (bl-eżempju)
It-tħabbil kwantiku huwa tabilħaqq sitwazzjoni li fiha żewġ sistemi (tipikament elettroni jew fotoni) huma tant marbuta mill-qrib li l-akkwist ta’ informazzjoni dwar l-“istat” ta’ sistema waħda (id-direzzjoni tal-ispin tal-elettron, ngħidu aħna “Up”) jagħti għarfien istantanju dwar is-sistema l-oħra. “stat” (id-direzzjoni tal-ispin tat-tieni elettron, ngħidu “L isfel”) irrispettivament minn kemm jeżistu dawn is-sistemi 'l bogħod minn xulxin.
Il-frażijiet "instant" u "irrispettivament minn kemm huma 'l bogħod minn xulxin" huma sinifikanti. Dan il-fenomenu ħawwad xjenzati bħal Einstein, peress li l-istat mhuwiex definit qabel ma jitkejjel, u t-trażmissjoni tal-informazzjoni tisfida r-regola tal-fiżika klassika li l-informazzjoni ma tistax tinġarr aktar malajr mill-veloċità tad-dawl.
Madankollu, it-tħabbil ġie ppruvat li juża kemm fotoni kif ukoll elettroni mis-snin tmenin, grazzi għar-riċerka u l-ittestjar li bdew fis-snin tmenin.
Jistgħu jiġu prodotti żewġ partiċelli subatomiċi (elettroni) sabiex ikunu jistgħu jiġu deskritti b'funzjoni ta' mewġa waħda. It-tħabbil jista 'jinkiseb f'metodu wieħed billi jitħalla partiċelli ġenitur b'żero spins li jitmermer f'żewġ partiċelli bint imħabblin bi spins ugwali iżda opposti.
Jekk żewġ partiċelli bint ma jinteraġixxu ma 'xejn, il-funzjonijiet tal-mewġ tagħhom jibqgħu ugwali u jopponu irrispettivament minn kemm jitkejlu 'l bogħod minn xulxin. Ix-xjentisti ddeterminaw permezz ta 'ttestjar li l-ħin tat-tħabbil ma kellu l-ebda impatt fuq l-informazzjoni.
Minflok, l-informazzjoni tintbagħat lill-partiċella l-oħra b'rata aktar mgħaġġla mill-veloċità tad-dawl biss meta titkejjel l-informazzjoni ta 'partiċella waħda.
Bħala riżultat, l-informazzjoni tgħaddi b'dan il-pass. Iżda m'għandna l-ebda kontroll fuqha - dan in-nuqqas ta 'kontroll jirrestrinġi l-użi ta' Quantum Tanglement, bħal li tibgħat messaġġ jew informazzjoni oħra aktar malajr mill-veloċità tad-dawl.
X'rwol għandu t-tħabbil fil-komputazzjoni kwantistika?
Il-bidla tal-istat ta 'qubit imħabbbil tbiddel istantanjament l-istat tal-qubit paired fil-kompjuters quantum. Bħala riżultat, it-tħabbil jaċċellera l-veloċità tal-ipproċessar tal-kompjuters quantum.
Minħabba li l-ipproċessar ta' qubit wieħed jiżvela informazzjoni dwar qubits numerużi, l-irduppjar tan-numru ta' qubits mhux bilfors iżid in-numru ta' proċessi (jiġifieri, il-qubits imħabblin).
It-tħabbil kwantiku, skont l-istudji, huwa meħtieġ għal algoritmu quantum biex iwassal veloċità esponenzjali fuq kalkoli klassiċi.
Applikazzjonijiet ta' taħbil fil-komputazzjoni kwantistika
Diversi applikazzjonijiet jistgħu jibbenefikaw minn din il-karatteristika fiżika unika, li se tbiddel il-preżent u l-futur tagħna. Encryption quantum, kodifikazzjoni superdensa, trasmissjoni forsi aktar mgħaġġla mid-dawl, u anke teleportazzjoni kollha jistgħu jkunu ppermettiet bit-tħabbil.
Il-kompjuters quantum għandhom il-potenzjal li jindirizzaw il-ħin u l-ipproċessar ta’ sfidi li jagħmlu ħafna enerġija f’varjetà ta’ industriji, inklużi l-finanzi u l-banek.
It-tħabbil kwantiku huwa fenomenu li jista' jgħin lil kompjuters bħal dawn billi jnaqqas l-ammont ta' ħin u s-saħħa tal-ipproċessar meħtieġa biex jimmaniġġaw il-fluss tad-dejta bejn il-qubits tagħhom.
1. Kriptografija Quantum
Fil-kriptografija klassika, il-mittent jikkodifika l-messaġġ b'ċavetta waħda, filwaqt li r-riċevitur jiddekodifikah biċ-ċavetta kondiviża. Madankollu, hemm periklu li parti terza tikseb għarfien dwar iċ-ċwievet u tkun kapaċi tinterċetta u timmina l-kriptografija.
Il-ħolqien ta 'kanal sikur bejn iż-żewġ partijiet huwa l-pedament għall-kriptografija li ma tinkisirx. It-tħabbil jista 'jikkawża dan. Peress li ż-żewġ sistemi huma mħabblin, huma korrelatati ma 'xulxin (meta waħda tinbidel, hekk tinbidel l-oħra), u l-ebda parti terza ma taqsam din il-korrelazzjoni.
Il-kriptografija kwantika tibbenefika wkoll minn no-cloning, li jfisser li huwa impossibbli li tiġġenera replika identika ta 'stat quantum mhux magħruf. Bħala riżultat, huwa impossibbli li tiġi replikata data kodifikata fi stat quantum.
B'distribuzzjoni ta 'ċavetta quantum impenetrabbli, il-kriptografija kwantistika diġà ġiet realizzata (QKD). QKD juża fotoni polarizzati b'mod każwali biex jikkomunika informazzjoni dwar iċ-ċavetta. Ir-riċevitur jiddeċifra ċ-ċavetta billi juża filtri polarizzanti u t-teknika użata biex tikkodifika l-messaġġ.
Id-dejta sigrieta għadha tiġi ttrasferita permezz ta 'linji ta' komunikazzjoni standard, iżda ċ-ċavetta quantum eżatta biss tista 'tiddekodifika l-messaġġ. Minħabba li l-"qari" tal-fotoni polarizzati jibdel l-istati tagħhom, kwalunkwe eavesdropping javża lill-komunikaturi għall-intrużjoni.
It-teknoloġija QKD bħalissa hija ristretta minn kejbil tal-fibra ottika, li jista 'jwassal foton għal madwar 100km qabel ma jsir ħażin wisq biex jirċievi. Fl-2004, l-ewwel trasferiment bankarju QKD imħallat seħħ fl-Awstrija.
L-iżgurar li t-trażmissjoni ta' komunikazzjonijiet li ma jinkisirx u li ma jistgħux jitbagħbsu li huma siguri b'mod pruvat ibbażati fuq prinċipji fiżiċi jkollha applikazzjonijiet ovvji f'setturi finanzjarji, bankarji, militari, mediċi u oħrajn. Diversi negozji issa qed jużaw QKD imħallat.
2. Teleportazzjoni Quantum
It-teleportazzjoni kwantika hija wkoll il-metodu ta 'trażmissjoni ta' informazzjoni kwantistika bejn żewġ partijiet, bħal fotoni, atomi, elettroni, u ċirkwiti superkonduttivi. Skont ir-riċerka, it-teleportazzjoni tippermetti lill-QCs jaħdmu b'mod parallel filwaqt li jużaw inqas elettriku u jbaxxu l-użu tal-enerġija b'100 sa 1000 darba.
Id-distinzjoni bejn teleportazzjoni quantum u kriptografija kwantistika hija kif ġej:
- Skambji ta' teleportazzjoni quantum Fuq kanal klassiku, tintbagħat informazzjoni "quantum".
- Skambji tal-kriptografija kwantistika Fuq kanal quantum, tintbagħat informazzjoni "klassika".
Il-ħtiġijiet tal-enerġija tal-kompjuters quantum jiġġeneraw is-sħana, li hija sfida peress li jridu joperaw f'temperaturi daqshekk baxxi. It-teleportazzjoni għandha l-potenzjal li twassal għal soluzzjonijiet ta’ disinn li jaċċelleraw l-iżvilupp tal-komputazzjoni kwantistika.
3. Sistema Bijoloġika
Il-ġisem tal-bniedem, bħall-kreaturi kollha, qed jinbidel kontinwament minħabba l-interazzjoni ta 'miljuni ta' proċessi kimiċi u bijoloġiċi. Sa ftit ilu, kienu preżunti li kienu lineari, b'"A" twassal għal "B." Madankollu, il-bijoloġija kwantistika u l-bijofiżika skoprew ammont kbir ta 'koerenza ġewwa sistemi bijoloġiċi, bil-QE għandu rwol.
Il-mod kif is-subunitajiet differenti ta strutturi tal-proteini huma ppakkjati flimkien huwa żviluppat biex jippermetti tħabbil u koerenza quantum sostnuti. Il-Bijoloġija Quantum għadha suġġett teoretiku b'diversi tħassib mhux imwieġeb; meta jiġu indirizzati, l-applikazzjonijiet fil-mediċina jsiru dejjem aktar viżibbli.
L-informatika kwantika, fit-teorija, tista' tixbah aħjar in-natura (billi tissimula t-twaħħil atomiku) u s-sistemi bijoloġiċi quantum minn kompjuters klassiċi.
4. Kodifikazzjoni Superdense
Kodifikazzjoni superdensa hija l-metodu ta 'trażmissjoni ta' żewġ bits konvenzjonali ta 'informazzjoni bl-użu ta' qubit imħabbbil wieħed. Kodiċi li huwa super-dens jista':
- Jippermetti lill-utent jibgħat nofs dak li huwa meħtieġ biex jirrikostitwixxi messaġġ klassiku qabel iż-żmien, li jippermetti lill-utent jikkomunika b'veloċità doppja sakemm jispiċċaw il-qubits mogħtija minn qabel.
- Il-kapaċità ta 'kanal quantum bidirezzjonali f'direzzjoni waħda hija rduppjata.
- Ikkonverti bandwidth ta 'latenza għolja għal bandwidth ta' latenza baxxa billi tittrasmetti nofs id-dejta fuq il-kanal ta 'latenza għolja biex tappoġġja d-dejta li tidħol fuq il-kanal ta' latenza baxxa.
Kull ġenerazzjoni ta 'komunikazzjoni talbet għal aktar trasferiment ta' data. Se jkun possibbli gwadann komparabbli fl-informazzjoni b'kodifikazzjoni superdensa.
konklużjoni
It-tħabbil kwantiku jista' jippermettilna naħdmu mad-dejta b'modi li qabel ma kinux immaġinabbli. Billi nintegraw quantum computing mat-tħabbil, inkunu nistgħu nwieġbu kwistjonijiet li jitolbu ammont kbir ta 'dejta b'mod aktar effiċjenti u sikur.
Biż-żieda ta 'applikazzjonijiet bijoloġiċi u astronomiċi, QE jista' jintuża biex iwieġeb il-kwistjonijiet li l-bnedmin ilhom jaħsbu: minn fejn ġejna u kif beda kollox?
Iktar ma tavvanza t-teknoloġija, iktar se nsibu applikazzjonijiet għaliha—għandha wegħda tremenda!
Ħalli Irrispondi