Daptar eusi[Sumputkeun][Témbongkeun]
Transformasi digital ngarobih dunya langkung gancang tibatan kantos. Diajar ngeunaan konsép konci jaman digital bakal janten langkung kritis kalayan datangna gelombang téknologi énggal anu sanés anu tiasa ngarobih modél anu tos aya kalayan kecepatan sareng kakuatan anu pikaheraneun: komputasi kuantum.
Dina tulisan ieu, urang ngabandingkeun konsép dasar komputasi tradisional sareng komputasi kuantum, sareng ogé ngawitan ngajalajah aplikasina di daérah anu béda.
Naon sipat kuantum?
Sapanjang sajarah, manusa geus ngembangkeun teknologi sabab geus datang ka ngarti cara alam ngaliwatan elmu. Antara taun 1900-an jeung 1930-an, ulikan ngeunaan sababaraha fénoména fisik anu teu acan dipikaharti ogé nimbulkeun téori fisik anyar: Mékanika Kuantum. Téori ieu ngajelaskeun sareng ngajelaskeun cara kerja dunya mikroskopis, habitat alami molekul, atom sareng éléktron.
Éta henteu ngan ukur tiasa ngajelaskeun fénoména ieu, tapi ogé ngamungkinkeun pikeun ngartos yén kanyataan subatomik jalanna sacara lengkep kontra-intuitif, ampir magis, sareng yén kajadian lumangsung di dunya mikroskopis anu henteu lumangsung dina dunya makroskopis.
Sipat kuantum ieu kalebet superposisi kuantum, entanglement kuantum, sareng teleportasi kuantum.
- Superposisi kuantum ngajelaskeun kumaha partikel tiasa aya dina kaayaan anu béda dina waktos anu sami.
- Entanglement kuantum ngajelaskeun kumaha dua partikel bisa dibawa ka kaayaan "entangled" na, sanggeus éta, ngabales ampir sakaligus dina cara nu sarua, sanajan jarak fisik maranéhanana. Kalayan kecap sanésna, aranjeunna tiasa ditempatkeun sajauh anu dipikahoyong, sareng, nalika berinteraksi sareng hiji, anu sanésna ngaréaksikeun kana interaksi anu sami.
- Teleportasi kuantum ngagunakeun entanglement kuantum pikeun ngirim informasi ti hiji tempat dina spasi ka nu sejen tanpa kudu ngarambat ngaliwatan spasi.
Komputasi kuantum dumasar kana sipat kuantum alam subatomik ieu.
Dina hal ieu, pamahaman dunya mikroskopis ayeuna ngaliwatan Mékanika Kuantum ngamungkinkeun urang pikeun nimukeun sareng ngararancang téknologi anu tiasa ningkatkeun kahirupan masarakat. Aya seueur téknologi anu béda-béda anu ngagunakeun fenomena kuantum, sareng sababaraha diantarana, sapertos laser atanapi pencitraan résonansi magnét (MRI), parantos aya langkung ti satengah abad.
Naon komputasi kuantum?
Pikeun ngartos kumaha komputer kuantum tiasa dianggo, éta mangpaat pikeun ngajelaskeun heula kumaha komputer anu kami anggo unggal dinten, anu disebut dina tulisan ieu salaku komputer digital atanapi klasik. Ieu, sapertos sadaya alat éléktronik anu sanés sapertos tablet atanapi telepon sélulér, ngagunakeun bit salaku unit dasar mémori. Ieu ngandung harti yén program sareng aplikasi disandikeun dina bit, nyaéta dina basa binér nol sareng hiji.
Unggal waktos urang berinteraksi sareng salah sahiji alat ieu, contona ku mencét kenop dina kibor, string nol, sarta leuwih dijieun, ancur jeung/atawa dirobah dina komputer.
Patarosan anu pikaresepeun nyaéta, naon nol ieu sareng anu sacara fisik di jero komputer? Nol jeung hiji kaayaan bit pakait jeung arus listrik ngalir, atawa henteu, ngaliwatan bagian mikroskopis disebut transistor, nu meta salaku saklar. Nalika teu aya arus anu ngalir, transistor "pareum" sareng pakait sareng bit 0, sareng nalika ngalir, éta "on" sareng pakait sareng bit 1.
Dina bentuk anu langkung saderhana, saolah-olah bit 0 sareng 1 pakait sareng liang, ku kituna liang kosong janten sakedik 0 sareng liang anu ditempatan ku éléktron sakedik 1. Ayeuna urang gaduh ide kumaha komputer ayeuna tiasa dianggo. , hayu urang coba ngartos kumaha komputer kuantum jalan.
Ti bit ka qubit
Unit dasar inpormasi dina komputasi kuantum nyaéta bit kuantum atanapi qubit. Qubits, ku harti, sistem kuantum dua tingkat nu, kawas bit, bisa dina tingkat low, nu pakait jeung kaayaan éksitasi low atawa énergi diartikeun 0; atawa dina tingkat luhur, nu pakait jeung kaayaan éksitasi luhur atawa dihartikeun salaku 1.
Nanging, sareng di dieu aya bédana dasar sareng komputasi klasik, qubit ogé tiasa aya dina kaayaan perantara anu henteu terbatas antara 0 sareng 1, sapertos kaayaan anu satengah 0 sareng satengah 1, atanapi tilu suku tina 0 sareng saparapat. tina 1. Fenomena ieu katelah superposition kuantum tur alam dina sistem kuantum.
Algoritma kuantum: Éksponénsial langkung kuat sareng éfisién komputasi
Tujuan komputer kuantum nyaéta pikeun ngamangpaatkeun sipat kuantum qubit ieu, salaku sistem kuantum, pikeun tiasa ngajalankeun algoritma kuantum anu ngagunakeun superposisi sareng entanglement pikeun nawiskeun kakuatan ngolah anu langkung ageung tibatan anu klasik.
Kadé nunjuk kaluar yén shift paradigma nyata teu diwangun ku ngalakonan hal anu sarua yen komputer digital atawa klasik - nu ayeuna-, tapi leuwih gancang, sakumaha loba artikel erroneously ngaku, tapi rada yén algoritma kuantum ngidinan operasi tangtu. dipigawé dina cara sagemblengna béda; anu sering langkung éfisién -nyaéta, dina waktos anu langkung sakedik atanapi nganggo sumber daya komputasi anu langkung sakedik-.
Hayu urang nempo conto konkret naon ieu ngakibatkeun. Bayangkeun yén urang aya di San Fransisco sareng urang hoyong terang mana jalur anu pangsaéna ka New York tina sajuta pilihan pikeun ka dinya (N=1,000,000). Pikeun bisa ngagunakeun komputer pikeun manggihan jalur optimal, urang kudu digitus 1,000,000 pilihan, nu hartina narjamahkeun kana basa bit pikeun komputer klasik sarta kana qubits pikeun komputer kuantum.
Nalika komputer klasik kedah ngaliwat sadaya jalur hiji-hiji dugi ka mendakan anu dipikahoyong, komputer kuantum ngamangpaatkeun prosés anu katelah paralélisme kuantum anu ngamungkinkeun, dina dasarna, mertimbangkeun sadaya jalur sakaligus. Ieu ngandung harti yén komputer kuantum bakal manggihan jalur optimal jauh leuwih gancang batan komputer klasik, alatan optimasi sumberdaya dipaké.
Pikeun ngartos bédana dina kapasitas komputasi, kalayan n qubits urang tiasa ngalakukeun sarimbag sareng naon anu tiasa dilakukeun ku 2n bit. Hal ieu mindeng ngomong yén kalawan ngeunaan 270 qubit anjeun tiasa gaduh langkung seueur kaayaan dasar dina komputer kuantum - langkung seueur karakter karakter anu béda sareng sakaligus - tibatan jumlah atom di jagat raya, anu diperkirakeun sakitar 280. Conto anu sanés nyaéta diperkirakeun yén kalayan komputer kuantum antara 2000 sareng 2500 qubit anjeun tiasa ngarobih sacara praktis sadaya kriptografi anu dianggo ayeuna (katelah kriptografi konci umum).
Sajauh kriptografi, aya seueur kauntungan pikeun ngagunakeun komputasi kuantum. Lamun dua sistem anu murni entangled, éta hartina aranjeunna correlated saling (ie, nalika hiji robah, nu séjén ogé robah) jeung euweuh pihak katilu babagi korelasi ieu.
Nyandak
Kami dina waktos transformasi digital dimana téknologi munculna anu béda sapertos blockchain, intelijen buatan, drone, Internet of Things, realitas maya, 5G, printer 3D, robot atanapi tutumpakan nu otonom beuki hadir dina sababaraha widang jeung séktor.
Téknologi ieu, anu disetél pikeun ningkatkeun kualitas kahirupan manusa ku ngagancangkeun pangwangunan sareng ngahasilkeun dampak sosial, ayeuna nuju maju sacara paralel. Jarang pisan urang ningali perusahaan ngembangkeun produk anu ngamangpaatkeun kombinasi dua atanapi langkung téknologi ieu, sapertos blockchain sareng IoT atanapi drone sareng kacerdasan buatan.
Bari aranjeunna ditakdirkeun pikeun konvergen sahingga ngahasilkeun dampak éksponénsial gede, tahap awal pangwangunan aranjeunna di na scarcity pamekar jeung jalma kalawan backgrounds teknis hartosna convergences masih tugas pending.
Alatan poténsi disruptive maranéhanana, téhnologi kuantum diharepkeun teu ukur konvergen jeung sakabéh téknologi anyar ieu, tapi ogé boga pangaruh lega dina ampir sakabéh éta. Komputasi kuantum bakal ngancem auténtikasi, tukeur sareng panyimpen data anu aman, gaduh dampak anu langkung ageung kana téknologi anu kriptografi maénkeun peran anu langkung relevan, sapertos cybersecurity atanapi blockchain.
Leave a Reply