Daptar eusi[Sumputkeun][Témbongkeun]
Komputasi kuantum ngolah data ngagunakeun prinsip mékanika kuantum. Hasilna, komputasi kuantum merlukeun pendekatan béda ti komputasi klasik. Prosesor anu dianggo dina komputer kuantum mangrupikeun conto bédana ieu.
Sedengkeun komputer tradisional ngagunakeun prosesor basis silikon, komputer kuantum ngagunakeun sistem kuantum kawas atom, ion, foton, atawa éléktron. Aranjeunna nganggo fitur kuantum pikeun ngagambarkeun bit anu tiasa diciptakeun dina sababaraha superposisi kuantum 1 sareng 0.
Janten, naon hartosna istilah "kuantum" dina kontéks ieu? Éta kabisat signifikan?
Istilah kuantum asalna tina kecap Latin kuantum, nu hartina "kuantitas". Ieu mangrupakeun 'kuantitas diskrit énergi sabanding gedena jeung frékuénsi radiasi eta ngagambarkeun' dina fisika. Diskrit nujul kana hiji hal anu henteu kontinyu atawa béda. Kuantum nujul kana jumlah unik atanapi signifikan dina rasa ieu.
Naon komputasi kuantum?
Komputasi kuantum ngagunakeun métode aljabar pikeun nyusun algoritma keur itungan, nu mindeng sarua atawa sarupa jeung nu dipaké dina fisika kuantum. Mékanika kuantum, sabalikna, nujul kana téori fisika dasar anu teuleum kana katerangan kualitas fisik alam dina ukuran atom sareng partikel subatomik.
A komputer kuantum sahingga komputer hypothetical sanggup nerapkeun algoritma sapertos. Hasilna, komputer kuantum dasarna dumasar kana bit kuantum, ogé katelah qubits, nu bisa dijieun tina hiji éléktron.
Bahan kuantum berperilaku nurutkeun aturan mékanika kuantum, ngagunakeun anggapan sapertos komputasi probabilistik, superposisi, sareng karerepet. Gagasan ieu janten pondasi pikeun algoritma kuantum, anu ngagunakeun kamampuan komputer kuantum pikeun ngatasi masalah anu rumit.
Dina tulisan ieu, kuring bakal ngabahas sadayana anu anjeun kedah terang ngeunaan entanglement kuantum.
Naon entanglement kuantum?
Entanglement kuantum lumangsung nalika dua sistem raket pisan numbu yén nyaho ngeunaan hiji masihan anjeun pangaweruh saharita tina lianna, euweuh urusan sabaraha jauh eta aranjeunna.
Élmuwan sapertos Einstein bingung ku fénoména ieu, anu anjeunna julukkeun "aksi anu pikasieuneun dina kajauhan" sabab éta ngalanggar aturan yén teu aya inpormasi anu tiasa dikirim langkung gancang tibatan laju cahaya. percobaan tambahan ngagunakeun foton jeung éléktron, kumaha oge, diverifikasi entanglement.
Entanglement mangrupikeun pondasi komputasi kuantum. Entanglement kuantum dina fisika nujul kana tumbu pohara kuat antara partikel kuantum. Sambungan ieu kuat pisan sahingga dua atawa leuwih partikel kuantum bisa disambungkeun inexorably bari dipisahkeun ku jarak pisan.
Pikeun langkung ngartos ieu, pertimbangkeun perbandingan saderhana anu henteu aya hubunganana sareng fisika atanapi komputasi. Mertimbangkeun naon anu bakal kajadian lamun teu hiji, tapi dua koin anu tossed. Biasana, naha hiji koin darat dina huluna atawa buntut boga saeutik bearing dina hasil tina Tos koin kadua.
Sanajan kitu, dina kasus entanglement, duanana bagian disambungkeun atawa entangled, paduli naha aranjeunna sacara fisik misah. Dina hal ieu, lamun hiji koin lemahna on huluna, koin kadua ogé bakal nembongkeun huluna, sarta sabalikna.
Ngarti entanglement kuantum (kalawan conto)
Entanglement kuantum saleresna mangrupikeun kaayaan dimana dua sistem (biasana éléktron atanapi foton) dipatalikeun raket sahingga kéngingkeun inpormasi ngeunaan "kaayaan" hiji sistem (arah spin éléktron, sebutkeun "Naik") bakal ngahasilkeun pangaweruh sakedapan ngeunaan sistem anu sanés. "kaayaan" (arah spin éléktron kadua, sebutkeun "Turun") henteu paduli sabaraha jauh sistem ieu aya.
Frasa "instan" sareng "teu paduli sabaraha jauh aranjeunna" penting. Fenomena ieu ngabingungkeun élmuwan sapertos Einstein, sabab kaayaan henteu ditetepkeun dugi ka diukur, sareng pangiriman inpormasi ngalanggar aturan fisika klasik yén inpormasi henteu tiasa dibawa langkung gancang tibatan laju cahaya.
Sanajan kitu, entanglement geus kabuktian ngagunakeun duanana foton jeung éléktron saprak 1980s, berkat panalungtikan sarta nguji anu dimimitian dina 1980s.
Dua partikel subatomik (éléktron) bisa dihasilkeun ku kituna maranéhna bisa digambarkeun ku fungsi gelombang tunggal. Entanglement bisa dihontal dina hiji métode ku ngidinan partikel indungna kalawan enol spins buruk jadi dua partikel putri entangled kalawan spins sarua tapi sabalikna.
Lamun dua partikel putri teu berinteraksi sareng nanaon, fungsi gelombang maranéhna bakal tetep sarua jeung lawan euweuh urusan sabaraha jauh eta diukur. Élmuwan ditangtukeun via nguji yén waktu entanglement teu boga dampak dina informasi.
Gantina, informasi dikirim ka partikel séjén dina laju leuwih gancang ti laju cahaya ngan lamun informasi hiji partikel urang diukur.
Hasilna, inpormasi ngalir dina laju ieu. Tapi urang teu boga kontrol leuwih - kurangna kontrol ieu ngawatesan pamakéan Quantum Entanglement, kayaning ngirim pesen atawa informasi sejenna gancang ti laju cahaya.
Naon peran entanglement dina komputasi kuantum?
Ngarobah kaayaan hiji qubit entangled instan ngarobah kaayaan qubit dipasangkeun dina komputer kuantum. Hasilna, entanglement accelerates speed processing komputer kuantum.
Kusabab ngolah hiji qubit nembongkeun informasi ngeunaan sababaraha qubits, duka kali jumlah qubits teu merta nambahan jumlah prosés (ie, qubits entangled).
Entanglement kuantum, numutkeun studi, diperlukeun pikeun algoritma kuantum pikeun nganteurkeun hiji speedup éksponénsial leuwih itungan klasik.
Aplikasi entanglement dina komputasi kuantum
Sababaraha aplikasi tiasa nyandak kauntungan tina ciri fisik anu unik ieu, anu bakal ngarobih ayeuna sareng masa depan urang. Enkripsi kuantum, coding superdense, transmisi anu langkung gancang tibatan cahaya, bahkan teleportasi sadayana tiasa diaktipkeun ku entanglement.
Komputer kuantum boga potensi pikeun tackle waktu jeung ngolah tantangan kakuatan-intensif dina rupa-rupa industri, kaasup keuangan sarta perbankan.
Entanglement kuantum mangrupikeun fenomena anu tiasa ngabantosan komputer sapertos ngirangan jumlah waktos sareng kakuatan ngolah anu diperyogikeun pikeun nanganan aliran data antara qubits.
1. Kriptografi kuantum
Dina kriptografi klasik, pangirim nangkodkeun pesen ku hiji konci, sedengkeun panampi ngodekeunana nganggo konci anu dibagi. Nanging, aya bahaya yén pihak katilu bakal nampi pangaweruh ngeunaan konci sareng tiasa nyegat sareng ngarusak kriptografi.
Nyiptakeun saluran anu aman antara dua pihak mangrupikeun landasan pikeun kriptografi anu teu tiasa dipecahkeun. Entanglement tiasa nyababkeun ieu. Salaku dua sistem anu entangled, aranjeunna correlated saling (lamun hiji robah, kitu ogé séjén), sarta euweuh pihak katilu bakal babagi korelasi ieu.
Kriptografi kuantum ogé nguntungkeun tina no-kloning, anu hartosna mustahil pikeun ngahasilkeun réplika anu idéntik tina kaayaan kuantum anu teu dipikanyaho. Hasilna, mustahil pikeun ngayakeun réplikasi data anu disandikeun dina kaayaan kuantum.
Kalayan distribusi konci kuantum anu teu tiasa ditembus, kriptografi kuantum parantos direalisasikeun (QKD). QKD ngagunakeun foton polarisasi acak pikeun komunikasi informasi ngeunaan konci. Panarima deciphers konci ngagunakeun saringan polarisasi jeung téhnik dipaké pikeun encrypt pesen.
Data rusiah masih ditransfer ngaliwatan jalur komunikasi baku, tapi ngan konci kuantum pasti bisa decode pesen. Kusabab "maca" foton polarisasi robah kaayaan maranéhanana, sagala eavesdropping ngabejaan komunikator kana intrusion.
Téknologi QKD ayeuna dibatesan ku kabel serat optik, anu tiasa nganteurkeun foton sakitar 100km sateuacan janten samar teuing pikeun nampi. Dina taun 2004, transfer bank QKD anu pertama kalibet lumangsung di Austria.
Mastikeun pangiriman komunikasi unbreakable na tamper-bukti anu provably aman dumasar kana prinsip fisik boga aplikasi atra dina keuangan, perbankan, militér, médis, sarta séktor séjén. Sababaraha usaha ayeuna nganggo QKD entangled.
2. Teleportasi kuantum
Teleportasi kuantum ogé cara ngirimkeun inpormasi kuantum antara dua pihak, sapertos foton, atom, éléktron, sareng sirkuit superkonduktor. Numutkeun kana panilitian, teleportasi ngamungkinkeun QCs dijalankeun paralel bari nganggo listrik anu ngirangan panggunaan kakuatan ku 100 dugi ka 1000 kali.
Bédana antara teleportasi kuantum sareng kriptografi kuantum nyaéta kieu:
- Bursa teleportasi kuantum Dina saluran klasik, inpormasi "kuantum" dikirim.
- Bursa kriptografi kuantum Dina saluran kuantum, inpormasi "klasik" dikirim.
Kabutuhan kakuatan komputer kuantum ngahasilkeun panas, nu mangrupakeun tantangan nunjukkeun yen aranjeunna kedah beroperasi dina suhu low sapertos. Teleportasi boga potensi pikeun ngakibatkeun solusi desain anu bakal ngagancangkeun ngembangkeun komputasi kuantum.
3. Sistem Biologis
Awak manusa, kawas sakabeh mahluk, terus robah alatan interaksi jutaan prosés kimiawi jeung biologis. Nepi ka ayeuna, aranjeunna dianggap linier, kalayan "A" nuju ka "B". Tapi, biologi kuantum sareng biofisika parantos mendakan sajumlah ageung kohérénsi dina sistem biologis, sareng QE maénkeun peran.
Cara rupa-rupa subunit tina struktur protéin anu dipak babarengan dimekarkeun pikeun ngidinan pikeun entanglement kuantum sustained jeung kohérénsi. Biologi kuantum masih mangrupa topik téoritis jeung sagala rupa masalah unanswered; Nalika aranjeunna kajawab, aplikasi dina ubar bakal langkung katingali.
Komputasi kuantum, dina téori, bisa leuwih hadé nyarupaan alam (ku simulasi beungkeutan atom) jeung sistem biologi kuantum ti komputer klasik.
4. Superdense Coding
Superdense coding nyaéta métode pikeun ngirimkeun dua bit informasi konvensional ngagunakeun qubit entangled tunggal. Kode anu super padet tiasa:
- Ngidinan pamaké pikeun ngirim satengah tina naon anu diperlukeun pikeun ngarekonstruksikeun pesen klasik sateuacanna, sahingga pamaké pikeun komunikasi dua kali kagancangan nepi ka qubits pre-dikirimkeun béak.
- Kapasitas saluran kuantum dua arah dina hiji arah digandakeun.
- Ngarobih rubakpita latén luhur ka rubakpita latén rendah ku cara ngirimkeun satengah data kana saluran latén luhur pikeun ngadukung data anu asup kana saluran latén rendah.
Unggal generasi komunikasi geus disebut pikeun mindahkeun data leuwih. A gain comparable dina informasi bakal mungkin kalawan coding superdense.
kacindekan
Entanglement kuantum tiasa ngamungkinkeun urang pikeun damel sareng data ku cara anu teu kabayang sateuacana. Ku ngahijikeun komputasi kuantum sareng entanglement, urang bakal tiasa ngajawab masalah anu nungtut jumlah data anu ageung dina cara anu langkung efisien sareng aman.
Kalayan tambihan aplikasi biologis sareng astronomis, QE tiasa dianggo pikeun ngajawab masalah anu parantos dipikirkeun ku manusa: ti mana urang asalna sareng kumaha éta sadayana dimimitian?
Langkung seueur kamajuan téknologi, langkung seueur aplikasi anu bakal kami mendakan - éta gaduh janji anu luar biasa!
Leave a Reply