Iyipada oni nọmba n yi agbaye pada ni iyara ju igbagbogbo lọ. Kọ ẹkọ nipa awọn imọran bọtini ti ọjọ-ori oni-nọmba yoo di pataki paapaa pẹlu dide ti o sunmọ ti igbi tuntun ti imọ-ẹrọ miiran ti o lagbara lati yi awọn awoṣe ti o wa tẹlẹ pẹlu iyara iyalẹnu ati agbara iyalẹnu: iširo kuatomu.
Ninu nkan yii, a ṣe afiwe awọn imọran ipilẹ ti iširo ibile ati iširo kuatomu, ati tun bẹrẹ lati ṣawari ohun elo wọn ni awọn agbegbe oriṣiriṣi.
Kini awọn ohun-ini kuatomu?
Ninu itan-akọọlẹ, awọn eniyan ti ni idagbasoke imọ-ẹrọ bi wọn ti wa lati loye awọn iṣẹ ti ẹda nipasẹ imọ-jinlẹ. Laarin awọn ọdun 1900 ati 1930, iwadii diẹ ninu awọn iṣẹlẹ ti ara ti a ko tii loye daadaa ti dide si imọ-jinlẹ ti ara tuntun: Awọn Mechanics Quantum. Ilana yii ṣe apejuwe ati ṣe alaye awọn iṣẹ ti aye airi, ibugbe adayeba ti awọn ohun elo, awọn ọta ati awọn elekitironi.
Kii ṣe pe o ti ni anfani lati ṣe alaye awọn iyalẹnu wọnyi nikan, ṣugbọn o tun jẹ ki o ṣee ṣe lati ni oye pe otitọ subatomic ṣiṣẹ ni atako-oye patapata, ọna idan ti o fẹrẹẹ, ati pe awọn iṣẹlẹ waye ni agbaye airi ti ko waye ninu macroscopic aye.
Awọn ohun-ini titobi wọnyi pẹlu kuatomu superposition, kuatomu entanglement, ati quantum teleportation.
- kuatomu superposition ṣe apejuwe bi patiku kan ṣe le wa ni awọn ipinlẹ oriṣiriṣi ni akoko kanna.
- Kuatomu entanglement ṣapejuwe bii awọn patikulu meji ṣe le mu wa si ipo “ti a fi ara mọ” ati, lẹhin eyi, dahun fere ni igbakanna ni ọna kanna, laibikita ijinna ti ara wọn. Ni awọn ọrọ miiran, wọn le gbe wọn si yato si bi o ṣe fẹ, ati pe, nigba ibaraenisepo pẹlu ọkan, ekeji ṣe idahun si ibaraenisepo kanna.
- Kuatomu teleportation nlo kuatomu entanglement lati fi alaye ranṣẹ lati ibi kan ni aaye si omiran laisi iwulo lati rin irin-ajo nipasẹ aaye.
Iṣiro kuatomu da lori awọn ohun-ini kuatomu ti iseda subatomic.
Ni ọran yii, oye ode oni ti agbaye airi nipasẹ Awọn ẹrọ kuatomu gba wa laaye lati ṣẹda ati ṣe apẹrẹ awọn imọ-ẹrọ ti o lagbara lati ni ilọsiwaju igbesi aye eniyan. Ọpọlọpọ awọn imọ-ẹrọ oriṣiriṣi lo wa ti o lo awọn iyalẹnu kuatomu, ati diẹ ninu wọn, gẹgẹbi awọn lasers tabi aworan iwoyi oofa (MRI), ti wa ni ayika fun diẹ sii ju idaji orundun kan.
Kini iširo kuatomu?
Lati loye bi awọn kọnputa kuatomu ṣe n ṣiṣẹ, o wulo lati kọkọ ṣalaye bii awọn kọnputa ti a lo lojoojumọ, tọka si ninu nkan yii bi awọn kọnputa oni-nọmba tabi awọn kọnputa, ṣiṣẹ. Iwọnyi, bii gbogbo awọn ẹrọ itanna miiran gẹgẹbi awọn tabulẹti tabi awọn foonu alagbeka, lo awọn iwọn bi awọn ẹya ipilẹ wọn ti iranti. Eyi tumọ si pe awọn eto ati awọn ohun elo ti wa ni koodu ni awọn die-die, ie ni ede alakomeji ti awọn odo ati awọn.
Ni gbogbo igba ti a ba nlo pẹlu eyikeyi awọn ẹrọ wọnyi, fun apẹẹrẹ nipa titẹ bọtini kan lori keyboard, awọn okun ti awọn odo, ati awọn ti a ṣẹda, run ati/tabi ṣe atunṣe laarin kọmputa naa.
Ibeere ti o nifẹ si ni, kini awọn odo wọnyi ati awọn ti ara inu kọnputa naa? Odo ati ọkan ipinle ti awọn die-die ni ibamu si itanna lọwọlọwọ ti nṣàn, tabi ko, nipasẹ ohun airi awọn ẹya ara ti a npe ni transistors, eyi ti o sise bi yipada. Nigbati ko ba si lọwọlọwọ ti nṣàn, transistor wa ni “pa” ati pe o ni ibamu si bit 0, ati nigbati o ba nṣàn, o wa “tan” ati pe o baamu si diẹ 1.
Ni fọọmu ti o rọrun diẹ sii, o dabi pe awọn iwọn 0 ati 1 ni ibamu si awọn iho, nitorinaa iho ofo kan jẹ diẹ 0 ati iho ti o wa nipasẹ elekitironi jẹ diẹ 1. Bayi pe a ni imọran bi awọn kọnputa ode oni ṣe n ṣiṣẹ. , jẹ ki a gbiyanju lati ni oye bi awọn kọmputa kuatomu ṣiṣẹ.
Lati die-die to qubits
Ẹyọ ipilẹ ti alaye ni iširo kuatomu jẹ kuatomu bit tabi qubit. Awọn Qubits jẹ, nipasẹ asọye, awọn ọna ṣiṣe kuatomu ipele-meji eyiti, bi awọn bits, le wa ni ipele kekere, eyiti o ni ibamu si ipo igbadun kekere tabi agbara asọye bi 0; tabi ni ipele giga, eyiti o ni ibamu si ipo itara ti o ga julọ tabi asọye bi 1.
Bibẹẹkọ, ati nihin wa ni iyatọ ipilẹ pẹlu iširo kilasika, awọn qubits tun le wa ni eyikeyi nọmba ailopin ti awọn ipinlẹ agbedemeji laarin 0 ati 1, gẹgẹbi ipinlẹ ti o jẹ idaji 0 ati idaji 1, tabi idamẹrin mẹta ti 0 ati mẹẹdogun kan. ti 1. Yi lasan ni mo bi kuatomu superposition ati ki o jẹ adayeba ni kuatomu awọn ọna šiše.
Awọn algoridimu kuatomu: Lapapọ agbara diẹ sii ati ṣiṣe iširo daradara
Idi ti awọn kọnputa kuatomu ni lati lo anfani awọn ohun-ini kuatomu ti qubits, gẹgẹbi awọn ọna ṣiṣe kuatomu, lati ni anfani lati ṣiṣẹ awọn algoridimu kuatomu ti o lo superposition ati entanglement lati funni ni agbara iṣelọpọ pupọ julọ ju awọn ti kilasika.
O ṣe pataki lati tọka si pe iyipada paragim gidi ko ni ṣiṣe ohun kanna ti awọn kọnputa oni-nọmba tabi kilasika - awọn ti isiyi- ṣe, ṣugbọn yiyara, bi ọpọlọpọ awọn nkan ṣe sọ ni aṣiṣe, ṣugbọn dipo pe awọn algoridimu kuatomu gba awọn iṣẹ kan laaye lati jẹ ṣe ni ọna ti o yatọ patapata; ti o nigbagbogbo jẹ daradara siwaju sii - iyẹn ni, ni akoko ti o kere pupọ tabi lilo awọn orisun iširo ti o kere ju-.
Jẹ ká wo ni a nja apẹẹrẹ ti ohun ti eyi tumo si. Jẹ ki a fojuinu pe a wa ni San Francisco ati pe a fẹ lati mọ eyiti o jẹ ọna ti o dara julọ si New York ninu awọn aṣayan miliọnu kan fun wiwa nibẹ (N=1,000,000). Lati le lo awọn kọnputa lati wa ipa ọna ti o dara julọ, a nilo lati ṣe nọmba awọn aṣayan 1,000,000, eyiti o tumọ si titumọ wọn si ede bit fun kọnputa kilasika ati sinu qubits fun kọnputa kuatomu.
Lakoko ti kọnputa kilasika kan yoo nilo lati lọ nipasẹ gbogbo awọn ọna ni ọkọọkan titi ti o fi rii ọkan ti o fẹ, kọnputa kuatomu lo anfani ti ilana kan ti a mọ si afiwera kuatomu ti o fun laaye laaye lati, ni pataki, gbero gbogbo awọn ọna ni ẹẹkan. Eyi tumọ si pe kọnputa kuatomu yoo rii ipa-ọna to dara julọ yiyara ju kọnputa kilasika lọ, nitori iṣapeye ti awọn orisun ti a lo.
Lati loye awọn iyatọ ninu agbara iṣiro, pẹlu n qubits a le ṣe deede si ohun ti yoo ṣee ṣe pẹlu 2n die-die. Nigbagbogbo a sọ pe pẹlu bii 270 qubits o le ni awọn ipinlẹ ipilẹ diẹ sii ninu kọnputa kuatomu - iyatọ diẹ sii ati awọn okun ti awọn ohun kikọ nigbakanna - ju nọmba awọn ọta ni agbaye, eyiti o jẹ ifoju pe o jẹ 280. Apeere miiran ni pe o ti ni ifoju-wipe pẹlu kọnputa kuatomu ti o wa laarin 2000 ati 2500 qubits o le fọ ni adaṣe gbogbo awọn cryptography ti a lo loni (ti a mọ si cryptography bọtini gbangba).
Niwọn bi cryptography ti lọ, awọn anfani lọpọlọpọ wa si lilo iṣiroye titobi. Ti awọn ọna ṣiṣe meji ba ni ifaramọ daadaa, iyẹn tumọ si pe wọn ni ibatan si ara wọn (ie, nigbati ọkan ba yipada, ekeji tun yipada) ko si si ẹnikẹta ti o pin ibatan yii.
Mu kuro
A wa ni akoko ti iyipada oni-nọmba ninu eyiti o yatọ si awọn imọ-ẹrọ ti n yọ jade gẹgẹbi blockchain, oye atọwọda, drones, Intanẹẹti ti Awọn nkan, otito foju, 5G, awọn atẹwe 3D, awọn roboti tabi awọn ọkọ ayọkẹlẹ ti wa ni increasingly bayi ni ọpọ awọn aaye ati awọn apa.
Awọn imọ-ẹrọ wọnyi, eyiti a ṣeto lati mu didara igbesi aye eniyan pọ si nipasẹ isare idagbasoke ati jijẹ ipa awujọ, ti nlọsiwaju lọwọlọwọ ni afiwe. Nikan ṣọwọn ni a rii awọn ile-iṣẹ ti n dagbasoke awọn ọja ti o lo awọn akojọpọ meji tabi diẹ sii ti awọn imọ-ẹrọ wọnyi, gẹgẹbi blockchain ati IoT tabi awọn drones ati oye atọwọda.
Lakoko ti wọn pinnu lati ṣajọpọ ati nitorinaa ṣe ipilẹṣẹ ipa ti o tobi pupọ, ipele ibẹrẹ ti idagbasoke wọn wa ati aito ti awọn olupilẹṣẹ ati awọn eniyan ti o ni awọn ipilẹ imọ-ẹrọ tumọ si pe awọn apejọ tun jẹ iṣẹ isunmọtosi.
Nitori agbara idalọwọduro wọn, awọn imọ-ẹrọ kuatomu nireti kii ṣe lati kojọpọ pẹlu gbogbo awọn imọ-ẹrọ tuntun wọnyi, ṣugbọn tun lati ni ipa nla lori gbogbo wọn. Iṣiro kuotisi yoo ṣe idẹruba ijẹrisi, paṣipaarọ ati ibi ipamọ aabo ti data, nini ipa ti o tobi julọ lori awọn imọ-ẹrọ wọnyẹn eyiti cryptography ṣe ipa ti o yẹ diẹ sii, bii cybersecurity tabi blockchain.
Fi a Reply