Kuatomu iširo ilana data nipa lilo awọn ilana kuatomu mekaniki. Bi abajade, iširo kuatomu nilo ọna ti o yatọ ju iširo kilasika. Awọn ero isise ti a lo ninu awọn kọnputa kuatomu jẹ apẹẹrẹ kan ti iyatọ yii.
Lakoko ti awọn kọnputa ibile gba awọn ilana ti o da lori silikoni, awọn kọnputa kuatomu lo awọn ọna ṣiṣe kuatomu bii awọn ọta, ions, photons, tabi awọn elekitironi. Wọn lo awọn ẹya kuatomu lati ṣojuuṣe awọn die-die ti o le ṣẹda ni ọpọlọpọ awọn ipo titobi kuatomu ti 1 ati 0.
Nitorinaa, kini gangan ni ọrọ “kuatomu” tumọ si ni aaye yii? Ṣe o jẹ fifo pataki kan?
Oro naa quantum yo lati inu ọrọ Latin quantum, eyi ti o tumọ si "opoiye." O jẹ 'oye opoiye ti agbara ni ibamu ni titobi si igbohunsafẹfẹ ti itankalẹ ti o duro' ni fisiksi. Oye tọka si nkan ti kii ṣe tẹsiwaju tabi pato. Kuatomu tọka si alailẹgbẹ tabi awọn iye pataki ni ori yii.
Kini iširo kuatomu?
Iṣiro kuotisi n lo awọn ọna algebra lati ṣe awọn algoridimu fun awọn iṣiro, eyiti o jẹ igbagbogbo kanna tabi ti o jọra si awọn ti a lo ninu fisiksi kuatomu. Awọn ẹrọ mekaniki kuatomu, lapapọ, tọka si ilana ẹkọ fisiksi ipilẹ kan ti o rì sinu alaye ti awọn agbara ti ara ni iwọn awọn ọta ati awọn patikulu subatomic.
A kuatomu komputa jẹ bayi a hypothetical kọmputa ti o lagbara ti a imuse iru aligoridimu. Bi abajade, awọn kọnputa kuatomu ni ipilẹ da lori awọn iwọn kuatomu, ti a tun mọ ni qubits, eyiti o le ṣẹda lati elekitironi kan.
Awọn ohun elo kuatomu huwa ni ibamu si awọn ofin mekaniki kuatomu, ni lilo awọn imọran bii iṣiro iṣeeṣe, ipo giga, ati idapọmọra. Awọn imọran wọnyi ṣiṣẹ bi ipilẹ fun awọn algoridimu kuatomu, eyiti o lo awọn agbara ti awọn kọnputa kuatomu lati koju awọn iṣoro idiju.
Ninu nkan yii, Emi yoo jiroro gbogbo ohun ti o nilo lati mọ nipa iṣotitọ kuatomu.
Kini isunmọ kuatomu?
Isọdi kuatomu waye nigbati awọn ọna ṣiṣe meji ba ni asopọ pẹkipẹki pe mimọ nipa ọkan yoo fun ọ ni imọ lẹsẹkẹsẹ ti ekeji, laibikita bi wọn ṣe jinna to.
Awọn onimo ijinlẹ sayensi bii Einstein ni iyalẹnu nipasẹ iṣẹlẹ yii, eyiti o pe ni “igbese aibikita ni ijinna kan” niwọn igba ti o ṣẹ ofin pe ko si alaye ti o le firanṣẹ ni iyara ju iyara ina lọ. Awọn idanwo afikun nipa lilo awọn photon ati awọn elekitironi, sibẹsibẹ, ijẹmọ ti a rii daju.
Entanglement jẹ okuta igun-ile ti iṣiro kuatomu. Ijọpọ kuatomu ni fisiksi tọka si ọna asopọ ti o lagbara pupọ laarin awọn patikulu kuatomu. Asopọ yii lagbara tobẹẹ pe meji tabi diẹ ẹ sii awọn patikulu kuatomu le ni asopọ lainidi lakoko ti o yapa nipasẹ awọn ijinna nla.
Lati ni oye eyi siwaju sii, ronu lafiwe ti o rọrun ti ko ni ibatan si fisiksi tabi iširo. Ronú nípa ohun tó máa ṣẹlẹ̀ tí kì í bá ṣe ẹyọ kan, àmọ́ wọ́n ju ẹyọ owó méjì lọ. Lọ́pọ̀ ìgbà, yálà owó ẹyọ kan gúnlẹ̀ sí orí tàbí ìrù kò ní ipa díẹ̀ lórí àbájáde dídáka ẹyọ owó kejì.
Bí ó ti wù kí ó rí, nínú ọ̀ràn ìdènà, àwọn ẹ̀yà méjèèjì ti so pọ̀ tàbí dídì mọ́ra, láìjẹ́ pé wọ́n yapa ní ti ara. Ni idi eyi,, ti o ba ti ọkan owo-gan lori awọn olori,, awọn keji owo yoo tun han olori, ati idakeji.
Oye idimu kuatomu (pẹlu apẹẹrẹ)
Ijọpọ kuatomu jẹ nitootọ ipo kan ninu eyiti awọn ọna ṣiṣe meji (eyiti o jẹ awọn elekitironi tabi awọn fọto) ti sopọ mọ ni pẹkipẹki pe gbigba alaye nipa “ipo” eto kan (itọsọna ti iyipo elekitironi, sọ “Up”) yoo funni ni oye lẹsẹkẹsẹ nipa eto miiran "ipinle" (itọsọna ti elekitironi keji, sọ "isalẹ") laibikita bawo ni awọn ọna ṣiṣe wọnyi ti wa.
Awọn gbolohun ọrọ "lẹsẹkẹsẹ" ati "laibikita bawo ni wọn ṣe jina si" ṣe pataki. Iṣẹlẹ yii ti daamu awọn onimọ-jinlẹ bii Einstein, niwọn bi a ko ti ṣe alaye ipinlẹ titi di iwọn, ati gbigbe alaye tako ofin fisiksi kilasika pe alaye ko le gbe ni iyara ju iyara ina lọ.
Sibẹsibẹ, ifaramọ ti jẹ ẹri lati lo awọn fọto mejeeji ati awọn elekitironi lati awọn ọdun 1980, ọpẹ si iwadii ati idanwo ti o bẹrẹ ni awọn ọdun 1980.
Awọn patikulu subatomic meji (awọn elekitironi) ni a le ṣe ki wọn le ṣe apejuwe nipasẹ iṣẹ igbi kan. Entanglement le waye ni ọna kan nipa gbigba patiku obi kan pẹlu odo odo lati bajẹ si awọn patikulu ọmọbinrin meji ti o somọ pẹlu dogba ṣugbọn awọn iyipo idakeji.
Ti awọn patikulu ọmọbirin meji ko ba ni ajọṣepọ pẹlu ohunkohun, awọn iṣẹ igbi wọn yoo duro dọgba ati ni ilodisi bi o ṣe jẹ pe wọn ti yato si. Awọn onimo ijinlẹ sayensi pinnu nipasẹ idanwo pe akoko idawọle ko ni ipa lori alaye naa.
Dipo, a fi alaye ranṣẹ si patiku miiran ni iyara ju iyara ina lọ nikan nigbati alaye patiku kan ba ni iwọn.
Bi abajade, alaye n lọ ni iyara yii. Ṣugbọn a ko ni iṣakoso lori rẹ - aini iṣakoso yii ṣe ihamọ awọn lilo ti Kuatomu Entanglement, gẹgẹbi fifiranṣẹ ifiranṣẹ tabi alaye miiran ni iyara ju iyara ina lọ.
Ipa wo ni iṣipaya ṣe ninu iširo kuatomu?
Yiyipada ipo ti qubit isọdi lesekese yipada ipo qubit ti a so pọ ni awọn kọnputa kuatomu. Bi abajade, ifaramọ ṣe iyara iyara sisẹ ti awọn kọnputa kuatomu.
Nitori sisẹ qubit kan ṣe afihan alaye nipa awọn qubits lọpọlọpọ, ilọpo meji nọmba awọn qubits ko ni dandan mu nọmba awọn ilana pọ si (ie, awọn qubits ti a dipọ).
Isopọmọ kuatomu, ni ibamu si awọn ẹkọ, ni a nilo fun kuatomu alugoridimu kan lati ṣe jiṣẹ iyara alapin lori awọn iṣiro kilasika.
Entanglement ohun elo ni kuatomu iširo
Orisirisi awọn ohun elo le ni anfani lati ọkan-ti-a-ni irú abuda ti ara, eyi ti yoo yi wa bayi ati ojo iwaju. Ìsekóòdù kuatomu, ifaminsi superdense, boya yiyara-ju-ina gbigbe, ati paapa teleportation le gbogbo wa ni sise nipasẹ entanglement.
Awọn kọnputa kuatomu ni agbara lati koju akoko ati ṣiṣe awọn italaya agbara-agbara ni ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ, pẹlu iṣuna ati ile-ifowopamọ.
Isopọmọ kuatomu jẹ iṣẹlẹ ti o le ṣe iranlọwọ fun iru awọn kọnputa nipa idinku iye akoko ati agbara sisẹ lati mu sisan data laarin awọn qubits wọn.
1. kuatomu Cryptography
Ni kilasika cryptography, olufiranṣẹ ṣe koodu ifiranšẹ pẹlu bọtini kan, lakoko ti olugba ṣe iyipada rẹ pẹlu bọtini pinpin. Bibẹẹkọ, eewu kan wa ti ẹnikẹta yoo gba imọ nipa awọn bọtini naa ati ni anfani lati kọlu ati ba cryptography jẹ.
Ṣiṣẹda ikanni ailewu laarin awọn ẹgbẹ mejeeji jẹ okuta igun-ile si cryptography ti ko ni adehun. Ibanujẹ le fa eyi. Bi awọn ọna ṣiṣe mejeeji ṣe di ara wọn, wọn ni ibatan si ara wọn (nigbati ọkan ba yipada, bẹẹ ni ekeji), ati pe ko si ẹnikẹta ti yoo pin ibatan yii.
Kuatomu cryptography tun ni anfani lati ko si-cloning, eyiti o tumọ si pe ko ṣee ṣe lati ṣe agbekalẹ ẹda kanna ti ipo kuatomu aimọ. Bi abajade, ko ṣee ṣe lati ṣe ẹda data ti a fi koodu pamọ sinu ipo kuatomu kan.
Pẹlu pinpin bọtini kuatomu ti ko ṣee ṣe, kuatomu cryptography ti ni imuse tẹlẹ (QKD). QKD nlo awọn photons pola laileto lati baraẹnisọrọ alaye nipa bọtini. Olugba naa ṣe ipinnu bọtini nipa lilo awọn asẹ polarizing ati ilana ti a lo lati encrypt ifiranṣẹ naa.
Awọn data aṣiri ti wa ni gbigbe nipasẹ awọn laini ibaraẹnisọrọ boṣewa, ṣugbọn bọtini kuatomu deede nikan le pinnu ifiranṣẹ naa. Nitoripe "kika" awọn photons polarized yi awọn ipinlẹ wọn pada, eyikeyi titaniji eavesdropping awọn ibaraẹnisọrọ si ifọle naa.
Imọ-ẹrọ QKD lọwọlọwọ ni ihamọ nipasẹ okun okun opitiki, eyiti o le fi fọto ranṣẹ fun ayika 100km ṣaaju ki o to rẹwẹsi pupọ lati gba. Ni ọdun 2004, gbigbe ile ifowo pamọ QKD akọkọ waye ni Austria.
Ni idaniloju gbigbejade ti awọn ibaraẹnisọrọ ti ko ni idiwọ ati ti o ni aabo ti o ni aabo ti o da lori awọn ilana ti ara ni awọn ohun elo ti o han gbangba ni iṣuna, ile-ifowopamọ, ologun, iṣoogun, ati awọn apa miiran. Ọpọlọpọ awọn iṣowo ti n lo QKD ti o ni nkan ṣe.
2. kuatomu Teleportation
Quantum teleportation tun jẹ ọna ti gbigbe alaye kuatomu laarin awọn ẹgbẹ meji, gẹgẹbi awọn fọto, awọn ọta, awọn elekitironi, ati awọn iyika superconducting. Gẹgẹbi iwadii, teleportation ngbanilaaye awọn QCs lati ṣiṣẹ ni afiwe lakoko lilo ina mọnamọna dinku lilo agbara nipasẹ awọn akoko 100 si 1000.
Iyatọ laarin kuatomu teleportation ati kuatomu cryptography jẹ bi atẹle:
- Awọn paṣipaarọ ti kuatomu teleportation Lori ikanni kilasika, alaye “kuatomu” ti wa ni fifiranṣẹ.
- Awọn paṣipaarọ ti kuatomu cryptography Lori ikanni kuatomu, alaye “kilasika” ti wa ni fifiranṣẹ.
Awọn iwulo agbara ti awọn kọnputa kuatomu ṣe ina ooru, eyiti o jẹ ipenija fun pe wọn gbọdọ ṣiṣẹ ni iru awọn iwọn otutu kekere. Teleportation ni agbara lati darí si awọn solusan apẹrẹ ti yoo mu ki idagbasoke ti iṣiro kuatomu pọ si.
3. Ti ibi System
Ara eniyan, bii gbogbo awọn ẹda, n yipada nigbagbogbo nitori ibaraenisepo ti awọn miliọnu awọn ilana kemikali ati ti ibi. Titi di aipẹ, wọn ro pe wọn jẹ laini, pẹlu “A” ti o yori si “B.” Bibẹẹkọ, isedale kuatomu ati biophysics ti ṣe awari iye pupọ ti isomọ inu awọn ọna ṣiṣe ti ibi, pẹlu QE ti nṣe ipa kan.
Awọn ọna awọn Oniruuru subunits ti amuaradagba ẹya ti wa ni aba ti papo ti wa ni idagbasoke lati gba fun idaduro kuatomu entanglement ati isokan. Kuatomu Biology tun jẹ koko-ọrọ imọ-jinlẹ pẹlu ọpọlọpọ awọn ifiyesi ti ko dahun; nigba ti wọn ba koju wọn, awọn ohun elo ni oogun yoo han siwaju sii.
Iširo kuatomu, ni imọran, le dara julọ dabi ẹda (nipa simulating atomiki imora) ati awọn ọna ṣiṣe ti ibi titobi ju awọn kọnputa kilasika lọ.
4. Superdense ifaminsi
Ifaminsi Superdense jẹ ọna ti gbigbe kaakiri awọn alaye mora meji ti alaye nipa lilo qubit kan ti o somọ. Koodu ti o ni iwuwo pupọ le:
- Gba olumulo laaye lati firanṣẹ idaji ohun ti o nilo lati ṣe atunto ifiranṣẹ kilasika ṣaaju akoko, gbigba olumulo laaye lati baraẹnisọrọ ni ilọpo iyara titi awọn qubits ti a ti firanṣẹ tẹlẹ yoo pari.
- Agbara ikanni kuatomu ọna meji ni itọsọna kan jẹ ilọpo meji.
- Yipada bandiwidi giga-giga si iwọn bandiwidi kekere-kekere nipasẹ gbigbe idaji data lori ikanni giga-latency lati ṣe atilẹyin data ti nwọle lori ikanni lairi kekere.
Iran kọọkan ti ibaraẹnisọrọ ti pe fun gbigbe data diẹ sii. Ere afiwera ninu alaye yoo ṣee ṣe pẹlu ifaminsi superdense.
ipari
Isọdi kuatomu le gba wa laaye lati ṣiṣẹ pẹlu data ni awọn ọna airotẹlẹ tẹlẹ. Nipa iṣakojọpọ iširo kuatomu pẹlu isọdi, a yoo ni anfani lati dahun awọn ọran ti o nilo iye data pupọ ni ọna ti o munadoko diẹ sii ati ailewu.
Pẹlu afikun awọn ohun elo imọ-jinlẹ ati ti astronomical, QE le ṣee lo lati dahun awọn ọran ti eniyan ti ronu pẹ: nibo ni a ti wa ati bawo ni gbogbo rẹ ṣe bẹrẹ?
Awọn ilọsiwaju imọ-ẹrọ diẹ sii, diẹ sii awọn ohun elo ti a yoo rii fun rẹ — o ni ileri nla!
Fi a Reply