الحوسبةالكم هو العلم الذي يدرس تطور الخوارزميات و البرامج بناءً على المعلومات التي تتم معالجتها بواسطة أنظمة الكم, مثل ذرات, الفوتونات أو حبيباتدون الذري. على عكس أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية ، تعمل أجهزة الكمبيوتر الكمومية وفقًا للقوانين الاحتمالية لـ فيزياء الكم.
الإمكانيات التي توفرها الحوسبة الكمومية تفتح أفقًا جديدًا للتطور التكنولوجي و تسمح لنا بتصور مستقبل بأجهزة كمبيوتر قادرة على حل المهام الأكثر تعقيدًا في أوقات متزايدة. القصر.
نظرةأيضا:اكتشافات الفيزياء التي حدثت بالصدفة
ما هو الحاسوب الكمي؟
ا الحاسوبالكم هي آلة يمكن أن تكون المقررليحلمشاكلمنطقي، كما هو الحال مع أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية اليوم. بينما تستخدم أجهزة الكمبيوتر لدينا التيار الكهربائي الذي يمر عبر الترانزستورات لمحاكاة البتات 1 و 0 ، تقوم أجهزة الكمبيوتر الكمومية بذلك بناءً على القياسات الكمومية ، مثل مستويات الطاقة من كتلة من الذرات ، اتجاهات الاستقطاب من الفوتونات وما إلى ذلك.
كيف تعمل الحوسبة الكمومية؟
تعتمد الحوسبة الكمومية على تطوير خوارزميات منطقية يمكن تنفيذها بواسطة نوع مختلف من الكمبيوتر غير الكمبيوتر التقليدي. أجهزة الكمبيوتر الكمومية
آلات معقدة للغاية وهذا يعتمد على أ التوازن الحراري حساسة للغاية. معظم أجهزة الكمبيوتر هذه تعمل فقط في درجات حرارة منخفضة جدًا ، لذلك يتم تبريدها إلى حوالي -272 درجة مئوية عن طريق نتروجين أو الهيليوم السائل.هذا لأن ملف بتالكم(وتسمى أيضا كيوبت) يجب أن يكونوا في "ضبط" طوال الوقت (من الناحية الفنية ، نقول إنهم بحاجة إلى أن يكونوا في المرحلة) ، وأي تغير مفاجئ في درجة الحرارة يمكن "خلطها".
تتم الحوسبة الكلاسيكية من خلال الدوائر التي تسجل وتتحكم في مرور التيار الكهربائي. بشكل تقريبي ، عند مرور التيار الكهربائي، يسجل الكمبيوتر هذه المعلومات في شكل بت ، والتي يمكن أن تكون 0 أو 1. تعمل جميع المهام التي تؤديها أجهزة الكمبيوتر من خلال معالجة هذه البتات.
في أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، يتم الحصول على المعلومات من أشياء أخرى ، مثل اتجاه غزل ذرة ، استقطاب الفوتون ، مستويات الطاقة لمجموعة من الذرات ، إلخ. على الرغم من اختلافها عن بعضها البعض ، فإن هذه الأنظمة تشترك في شيء واحد: تخضع لقوانين فيزياء الكم.
لتطوير فهم أعمق لأجهزة الكمبيوتر الكمومية ، نحتاج إلى معرفة بعض غرابة ميكانيكا الكم ، أليس كذلك؟
نرى أيضا:مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ - أحد أكثر المبادئ فضولًا في الفيزياء
الحساب وميكانيكا الكم
في القوانين التي تحكم سلوك البتات الكمومية مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة في الفيزياء الكلاسيكية.
وفقا ل الفيزياء الكلاسيكيةقبل فتح صندوق يحتوي على مصباح ، من المتوقع نتيجتين فقط: المصباح سيكون مضاءً أو مطفأً ومع ذلك ، وفقًا لقوانين ميكانيكا الكم ، لا يمكن تأكيد حالة المصباح دون مراقبته مباشرة.
إذا افترضنا أن المصباح المعني هو كائن كمي ، قبل أن نفتح الصندوق ، ستكون حالة المصباح مزيج من كل الاحتمالات. في اللحظة التي يتم فيها فتح الصندوق ، ستختفي جميع مجموعات الحالات ويفترض المصباح واحدًا فقط من التكوينات الممكنة: تشغيل أو إيقاف. يبدو الأمر كما لو أن شرط الجهل حول ما بداخل الصندوق سيجعل المصباح يعمل وينطفئ في نفس الوقت ، ولكن ما الذي يجعل الطبيعة تختار إحدى الحالات؟ نحن لا نعلم.
تسمح هذه الميزة لميكانيكا الكم للكيوبتات بافتراض جميع الحالات الممكنة قبل أن يتم ملاحظتها. في التمرين، تعتبر الكيوبتات نتيجة عملية ما حتى قبل أن تكون كذلك تم الانتهاء من، يبدو الأمر كما لو كان بإمكاننا معرفة نتيجة لعبة الرؤوس أو الذيول عندما كانت العملة لا تزال في الهواء.
تقدم إمكانيات الحوسبة الكمومية أ مكاسب حسابية ضخمةنظرًا لأن كل كيوبت يعادل 2 بت كلاسيكيًا ، فإن الكمبيوتر الكمي الذي يعمل بـ 64 بت يعادل جهاز كمبيوتر كلاسيكي مزود بـ 264 بت (حوالي 1.8.1019 بت). تعزز الأرقام فقط أن الحوسبة الكمومية هي أ رهان كبير للمستقبل.
نظرةأيضا:سبعة أسئلة لم تتمكن الفيزياء من الإجابة عليها
الحوسبة الكمومية اليوم
في السنوات الأخيرة ، سمح التقدم التكنولوجي بإنشاء الأول معالجاتالكم وظيفي. منذ ذلك الحين ، كان التقدم في بناء الرقائق الكمومية يحدث بوتيرة متسارعة ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى الاهتمام التجاري الكبير من الصناعة. سلامة،العملات الرقمية،البنوك،الجامعات و اخرين.
شركات الكمبيوتر الكبيرة مثل جوجل و ال آي بي إم ، أنتجت حواسيب كمومية أقوى من أي وقت مضى. أحدث إصدار هو كمبيوتر Google الكمي ، والذي يحتوي على 53 كيوبت "فقط". كان هذا الكمبيوتر قادرًا على إجراء عملية حسابية في دقائق يمكن أن يؤديها أسرع كمبيوتر في العالم خلال 10000 عام على الأقل.
بقلم رافائيل هيلربروك
مدرس الفيزياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm
