کوانټم کمپیوټري د کوانټم میخانیک اصولو په کارولو سره ډاټا پروسس کوي. د پایلې په توګه، کوانټم کمپیوټري د کلاسیک کمپیوټري په پرتله مختلف طریقې ته اړتیا لري. په کوانټم کمپیوټرونو کې کارول شوي پروسیسر د دې توپیر یوه بیلګه ده.
پداسې حال کې چې دودیز کمپیوټرونه د سیلیکون پراساس پروسس کونکي کاروي، کوانټم کمپیوټرونه د کوانټم سیسټمونه کاروي لکه اتومونه، ایونونه، فوټونونه، یا الکترون. دوی د کوانټم ځانګړتیاوې کاروي ترڅو د بټونو استازیتوب وکړي چې کیدای شي د 1 او 0 په مختلفو کوانټم سپرپوزیشنونو کې رامینځته شي.
نو، په دې شرایطو کې د "کوانټم" اصطالح څه معنی لري؟ ایا دا یو مهم کود دی؟
د کوانټم اصطلاح د لاتیني کلمې quantum څخه اخیستل شوې، چې معنی یې "کمیت" ده. دا په فزیک کې د وړانګو د فریکونسۍ سره په شدت کې متناسب د انرژي جلا مقدار دی. جلا هغه څه ته اشاره کوي چې نه دوامداره وي او نه جلا. کوانټم پدې معنی کې ځانګړي یا د پام وړ مقدار ته اشاره کوي.
کوانټم کمپیوټینګ څه شی دی؟
کوانټم کمپیوټري د محاسبې لپاره د الګوریتمونو جوړولو لپاره د الجبریک میتودونو څخه کار اخلي، کوم چې ډیری وختونه ورته یا ورته وي چې په کوانټم فزیک کې کارول کیږي. د کوانټم میخانیک، په بدل کې، د فزیک بنسټیز تیورۍ ته اشاره کوي چې د اتومونو او فرعي اټومي ذراتو په اندازې کې د طبیعت فزیکي ځانګړتیاوو تشریح کوي.
A کوانټم کمپیوټر په دې توګه یو فرضي کمپیوټر دی چې د دې ډول الګوریتمونو پلي کولو توان لري. د پایلې په توګه، کوانټم کمپیوټرونه په بنسټیز ډول د کوانټم بټونو پر بنسټ والړ دي، چې د qubits په نوم هم پیژندل کیږي، کوم چې کیدای شي د یو واحد الکترون څخه جوړ شي.
د کوانټم مواد د کوانټم میخانیک قواعدو سره سم چلند کوي، د تصوراتو کارول لکه احتمالي محاسبه، سپرپوزیشن، او ښکیلتیا. دا نظرونه د کوانټم الګوریتم لپاره د بنسټ په توګه کار کوي، کوم چې د پیچلو ستونزو سره د مبارزې لپاره د کوانټم کمپیوټر وړتیاوې کاروي.
پدې مقاله کې ، زه به ټول هغه څه په اړه بحث وکړم چې تاسو ورته اړتیا لرئ د کوانټم ښکیلتیا په اړه پوه شئ.
د کوانټم اننګلمینټ څه شی دی؟
د کوانټم ښکیلتیا هغه وخت رامینځته کیږي کله چې دوه سیسټمونه دومره نږدې وي چې د یو په اړه پوهیدل تاسو ته د بل په اړه سمدستي پوهه درکوي، مهمه نده چې دوی څومره لرې وي.
ساینس پوهان لکه آینسټین د دې پیښې له امله حیران شوي، چې هغه یې "په لرې واټن کې یو ډارونکی عمل" وباله ځکه چې دا قانون مات کړ چې هیڅ معلومات د رڼا له سرعت څخه ګړندي نشي لیږدول کیدی. د فوټون او الکترونونو په کارولو سره اضافي تجربې، په هرصورت، تایید شوي ښکیلتیا.
ښکیلتیا د کوانټم کمپیوټري بنسټ ډبره ده. په فزیک کې د کوانټم ښکیلتیا د کوانټم ذراتو ترمینځ خورا قوي اړیکې ته اشاره کوي. دا اړیکه دومره پیاوړې ده چې دوه یا ډیر کوانټم ذرات کولی شي په غیر معمولي ډول سره وصل شي پداسې حال کې چې د لویو فاصلو لخوا جلا کیږي.
د دې د لا پوهیدو لپاره، یو ساده پرتله کول په پام کې ونیسئ چې د فزیک یا کمپیوټر سره تړاو نلري. پام وکړئ چې څه به پیښ شي که چیرې یوه نه وي، مګر دوه سکې وغورځول شي. معمولا، که یوه سکه په سر یا لکۍ کې ځای په ځای شي د دویمې سکې په پایله کې لږ اغیز لري.
په هرصورت، د ښکیلتیا په صورت کې، دواړه برخې تړل شوي یا ښکیل دي، پرته له دې چې دوی په فزیکي توګه جلا وي. په دې حالت کې، که یوه سکه په سرونو کې ځای پر ځای شي، دویمه سکه به ورته سرونه ښکاره کړي، او برعکس.
د کوانټم ښکیلتیا پوهیدل (د مثال په توګه)
د کوانټم اننګلمینټ په حقیقت کې یو داسې حالت دی چې په هغه کې دوه سیسټمونه (معمولا الکترون یا فوټون) دومره نږدې سره تړلي دي چې د یو سیسټم د "ریاست" په اړه د معلوماتو ترلاسه کول (د الکترون د سپن سمت، چې "پورته" ووایه) به د بل سیسټم په اړه سمدستي پوهه ترلاسه کړي. "ریاست" (د دویم الکترون د سپن لوري ته، "لاندې" ووایاست) پرته له دې چې دا سیسټمونه څومره لرې وي.
جملې "فوري" او "پرته له دې چې دوی څومره لرې وي" د پام وړ دي. دې پدیدې د آینسټین په څیر ساینس پوهان حیران کړي دي، ځکه چې حالت تر هغه وخته پورې نه تعریف کیږي چې اندازه یې نه وي، او د معلوماتو لیږد د کلاسیک فزیک اصول ردوي چې معلومات د رڼا سرعت څخه ګړندي نشي لیږدول کیدی.
په هرصورت، د 1980 لسیزې راهیسې د فوتونونو او الکترونونو کارول ثابت شوي، د څیړنې او ازموینې څخه مننه چې په 1980 کې پیل شوې.
دوه فرعي اټومي ذرات (الیکترونونه) تولید کیدی شي ترڅو دوی د واحد څپې فعالیت لخوا تشریح شي. په یوه طریقه کې ښکیلتیا ممکن د صفر سپنونو سره د اصلي ذرې په واسطه ترلاسه شي چې په مساوي مګر مخالف سپنونو سره په دوه متضاد لور ذرات کې تخریب شي.
که دوه لورۍ ذرات له کوم شی سره تعامل ونه کړي، د دوی د څپې فعالیتونه به مساوي او مخالف وي، پرته له دې چې اندازه شوي وي. ساینس پوهانو د ازموینې له لارې پریکړه وکړه چې د ښکیلتیا وخت په معلوماتو باندې هیڅ اغیزه نلري.
پرځای یې، معلومات بلې ذرې ته د رڼا د سرعت په پرتله په چټکتیا سره لیږل کیږي کله چې د یوې ذرې معلومات اندازه کیږي.
د پایلې په توګه، معلومات په دې سرعت کې تیریږي. مګر موږ په دې باندې هیڅ کنټرول نلرو - د کنټرول نشتوالی د Quantum Entanglement کارول محدودوي، لکه د پیغام لیږل یا نور معلومات د رڼا سرعت څخه ګړندي.
د کوانټم کمپیوټینګ کې ښکیلتیا څه رول لوبوي؟
د منحل شوي qubit حالت بدلول په سمدستي توګه په کوانټم کمپیوټرونو کې د جوړه شوي کوبیټ حالت بدلوي. د پایلې په توګه، ښکیلتیا د کوانټم کمپیوټرونو د پروسس سرعت ګړندی کوي.
ځکه چې د یو کیوبیټ پروسس کول د ډیری کوبیټونو په اړه معلومات څرګندوي، د کوبیټونو شمیر دوه چنده کول اړین ندي چې د پروسو شمیر زیات کړي (د بیلګې په توګه، ښکیل شوي qubits).
د مطالعاتو په وینا، د کوانټم الګوریتم ته اړتیا ده چې د کلاسیک محاسبو په پرتله د اضافې سرعت وړاندې کړي.
د کوانټم کمپیوټینګ کې ښکیل غوښتنلیکونه
ډیری غوښتنلیکونه کولی شي د دې یو ډول فزیکي ځانګړتیا څخه ګټه پورته کړي، کوم چې زموږ اوسنی او راتلونکی بدلوي. د کوانټم کوډ کول، سوپرډینس کوډینګ، شاید د رڼا په پرتله ګړندی لیږد، او حتی ټیلیپوریشن ممکن ټول د ښکیلتیا له لارې فعال شي.
د کوانټم کمپیوټرونه د وخت او پروسس کولو وړتیا لري چې په مختلف صنعتونو کې د بریښنا شدید ننګونو سره مبارزه وکړي ، پشمول مالي او بانکداري.
د کوانټم ښکیلتیا یوه پدیده ده چې ممکن د دې ډول کمپیوټرونو سره د دوی د کوبیټونو ترمینځ د ډیټا جریان اداره کولو لپاره اړین وخت او پروسس ځواک کمولو سره مرسته وکړي.
1. کوانټم کریپټوګرافي
په کلاسیک کریپټوګرافي کې، لیږونکی پیغام د یوې کیلي سره کوډ کوي، پداسې حال کې چې ترلاسه کوونکی یې د شریک شوي کیلي سره ډیکوډ کوي. په هرصورت، دا خطر شتون لري چې دریم اړخ به د کلیدونو په اړه پوهه ترلاسه کړي او د دې وړتیا ولري چې د کریپټوګرافي مخه ونیسي او کمزوري کړي.
د دواړو خواوو ترمنځ د خوندي چینل رامینځته کول د نه ماتیدونکي کریپټوګرافۍ بنسټ دی. اختلال کولی شي د دې لامل شي. لکه څنګه چې دوه سیسټمونه ښکیل دي، دوی د یو بل سره تړاو لري (کله چې یو بدل شي، نو بل یې هم کوي)، او هیڅ دریم اړخ به دا اړیکه شریکه کړي.
د کوانټم کریپټوګرافي هم د غیر کلونینګ څخه ګټه پورته کوي ، پدې معنی چې د نامعلوم کوانټم حالت ورته ورته عکس رامینځته کول ناممکن دي. د پایلې په توګه، د کوانټم حالت کې کوډ شوي ډاټا نقل کول ناممکن دي.
د نه منلو وړ کوانټم کلیدي توزیع سره، د کوانټم کریپټوګرافي لا دمخه احساس شوې (QKD). QKD د کیلي په اړه د معلوماتو رسولو لپاره په تصادفي ډول قطبي شوي فوټونونه کاروي. ترلاسه کوونکی د قطبي فلټرونو او د پیغام د کوډ کولو لپاره کارول شوي تخنیک په کارولو سره کلیدي تشریح کوي.
پټ معلومات لاهم د معیاري اړیکو لینونو له لارې لیږدول کیږي، مګر یوازې دقیق کوانټم کیلي کولی شي پیغام ډیکوډ کړي. ځکه چې "لوستل" قطبي شوي فوټون خپل حالتونه بدلوي، هر ډول غوږ نیولو مخابراتو ته د ننوتلو خبرداری ورکوي.
د QKD ټیکنالوژي اوس مهال د فایبر آپټیک کیبل لخوا محدوده ده، کوم چې کولی شي د 100km شاوخوا فوټون وړاندې کړي مخکې لدې چې د ترلاسه کولو لپاره خورا بې هوښه شي. په 2004 کې، په اتریش کې د QKD بانکي لیږد لومړی تړل شوی.
د دې ډاډ ترلاسه کول چې د نه ماتیدونکي او له مینځه وړو مخابراتو لیږد چې د فزیکي اصولو پراساس په ثابت ډول خوندي دي په مالي ، بانکداري ، نظامي ، طبي او نورو سکتورونو کې څرګند غوښتنلیکونه لري. ډیری کاروبارونه اوس د منحل شوي QKD کاروي.
2. کوانټم ټیلیپوریشن
د کوانټم ټیلیپورټیشن د دوه اړخونو ترمینځ د کوانټم معلوماتو لیږدولو میتود هم دی ، لکه فوټون ، اتومونه ، الکترونونه او سوپر کنډکټینګ سرکیټونه. د څیړنې له مخې، ټیلیپورټیشن QCs ته اجازه ورکوي چې په موازي توګه پرمخ بوځي پداسې حال کې چې لږ بریښنا کارول د 100 څخه تر 1000 ځله د بریښنا کارول کموي.
د کوانټم ټیلیپورټیشن او کوانټم کریپټوګرافي ترمینځ توپیر په لاندې ډول دی:
- د کوانټم ټیلیپوریشن تبادله په کلاسیک چینل کې، "کوانټم" معلومات لیږل کیږي.
- د کوانټم کریپټوګرافي تبادله په کوانټم چینل کې ، "کلاسیک" معلومات لیږل کیږي.
د کوانټم کمپیوټرونو بریښنا اړتیاوې تودوخه تولیدوي، کوم چې یوه ننګونه ده چې دوی باید په ټیټ حرارت کې کار وکړي. ټیلیپوریشن د دې وړتیا لري چې د ډیزاین حلونو لامل شي چې د کوانټم کمپیوټري پرمختګ ګړندی کړي.
3. بیولوژیکي سیسټم
د انسان بدن، لکه د ټولو مخلوقاتو په څیر، د ملیونونو کیمیاوي او بیولوژیکي پروسو د تعامل له امله په دوامداره توګه بدلیږي. تر دې وروستیو پورې، دوی فرض شوي چې خطي وي، د "A" سره "B" ته ځي. په هرصورت، د کوانټم بیولوژي او بایو فزیک په بیولوژیکي سیسټمونو کې د QE رول لوبولو سره خورا لوی مقدار همغږي کشف کړې.
د متنوع فرعي واحدونو لاره پروټین جوړښتونه یوځای بسته شوي دي د دوامداره کوانټم ښکیلتیا او همغږي کولو لپاره رامینځته شوي. د کوانټم بیولوژي اوس هم یوه تیوریکي موضوع ده چې د مختلفو بې ځوابه اندیښنو سره؛ کله چې دوی په نښه شي، په طب کې غوښتنلیکونه به په زیاتیدونکې توګه ښکاره شي.
د کوانټم کمپیوټینګ، په تیوري کې، کیدای شي د کلاسیک کمپیوټرونو په پرتله د طبیعت (د اټومي اړیکو په سمولو سره) او د کوانټم بیولوژیکي سیسټمونو سره ورته وي.
4. Superdense کوډنګ
سوپرډینس کوډینګ د معلوماتو دوه دودیز بټونو لیږد کولو میتود دی چې د یو واحد انټیل شوي کوبیټ په کارولو سره. کوډ چې خورا ډیر کثافت دی کولی شي:
- کارونکي ته اجازه ورکوي چې د وخت څخه دمخه د کلاسیک پیغام بیارغونې لپاره د اړتیا نیمایي برخه واستوي ، کارونکي ته اجازه ورکوي چې دوه چنده سرعت سره اړیکه ونیسي تر هغه چې دمخه وړاندې شوي کوبیټس پای ته ورسیږي.
- په یو طرف کې د دوه طرفه کوانټم چینل ظرفیت دوه چنده کیږي.
- د لوړ ځنډ بینډ ویت د ټیټ ځنډ بنډ ویت ته بدل کړئ د لوړ لیټینسي چینل څخه د ډیټا نیمایي لیږدولو سره د ټیټ ځنډ چینل کې د ډیټا مالتړ کولو لپاره.
د مخابراتو هر نسل د ډیرو معلوماتو لیږد غوښتنه کړې. په معلوماتو کې د پرتلې وړ لاسته راوړنه به د سوپرډینس کوډ کولو سره ممکنه وي.
پایله
د کوانټم ښکیلتیا ممکن موږ ته اجازه راکړو چې د معلوماتو سره په پخوانیو غیر تصور کې کار وکړو. د کوانټم کمپیوټینګ د ښکیلتیا سره یوځای کولو سره، موږ به وکولی شو هغه مسلو ته ځواب ووایو چې په ډیر اغیزمن او خوندي ډول د ډیټا لوی مقدار غوښتنه کوي.
د بیولوژیکي او ستورپوهنې غوښتنلیکونو اضافه کولو سره، QE کیدای شي د هغو مسلو د ځوابولو لپاره وکارول شي چې انسانان له اوږدې مودې راهیسې فکر کوي: موږ له کوم ځای څخه راغلي یو او دا ټول څنګه پیل شوي؟
څومره چې ټیکنالوژي پرمختګ کوي ، هومره ډیر غوښتنلیکونه به موږ د هغې لپاره ومومئ - دا خورا لوی ژمنې لري!
یو ځواب ورکړئ ووځي