კვანტური კომპიუტერი: რა არის ეს და როგორ მუშაობს

ო კომპიუტერიკვანტური არის პროგრამირებადი მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია შეასრულოს გათვლებიდა ალგორითმები კვანტურ სისტემებში შენახული ინფორმაციის მანიპულირებისა და კითხვის საშუალებით, როგორიცაა ატომები, მოლეკულები, პროტონები, ელექტრონები და ფოტონები. ამ ტიპის კომპიუტერში, ბიტიკვანტური, რომლებიც თავისი ხასიათიდან გამომდინარე ამ ტიპის კომპიუტერს შეუძლია დავალებების შესრულება ათასობით ან თუნდაც მილიონობით წელი დასჭირდება ელექტრონული კომპიუტერების დამზადებას.

წაიკითხამეტი:რა არის შავი ხვრელები და როგორ მუშაობს ისინი?

როგორ მუშაობს კვანტური კომპიუტერი?

შენ კომპიუტერებიკვანტური აბსოლუტურად განსხვავდება ჩვეულებრივი კომპიუტერებისგან, რომლებიც დაფუძნებულია გავლასზე ელექტრო მიმდინარე მცირე მოწყობილობების საშუალებით ნახევარგამტარები, მოუწოდა ტრანზისტორები. ამ ახალი ტიპის კომპიუტერს შეუძლია იმუშაოს ყველაზე მრავალფეროვანი კვანტური სისტემებიდან, თუმცა ყველაზე პოპულარული დანერგვებიდან წაიკითხეთ დატრიალება, კვანტური თვისება იმ ნაწილაკებში, როგორიცაა პროტონები, ფოტონები და ელექტრონები.

კვანტური კომპიუტერის ლოგიკა ასევე ცოტათი განსხვავდება იმისგან, რაც კომპიუტერებში გამოიყენება კლასიკოსები, რომლებიც მოქმედებენ ლოგიკური წინადადებების საშუალებით, რომელთა შესაძლო შედეგია მხოლოდ ციფრები 0 და 1.

სხვაობა ელექტრონულ და კვანტურ კომპიუტერებს შორის არის ის, რომ ბუნებაალბათური აძლევს კვანტური ფიზიკასანამ წავიკითხავდით ცოტაკვანტური, მისი სტატუსი შეიძლება იყოს არა მხოლოდ 0 ან 1, არამედ კვეთა ამ სახელმწიფოებს შორის. თითქოს კვანტურ კომპიუტერებში პასუხები მოსწონს დიახ, არა და ორივე ერთდროულად მიიღება. თუ გსურთ უკეთ გაიგოთ კვანტური სამყაროს ალბათობა, ეწვიეთ ჩვენს ტექსტს ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის პრინციპი.

53-კბიტიანი კვანტური პროცესორი, რომელიც Google– მა შექმნა 2019 წელს. [1]

უცნაურ თვისებას, რომელიც კვანტურ კომპიუტერებს განსაკუთრებულს ხდის, ეწოდება დაშლააძლევსოკუპაციაწელსტალღა ყველა კვანტური სისტემა მთლიანად აღწერილია შესაბამისი ტალღის ფუნქციით, მაგრამ სანამ კვანტურ სისტემას გადავხედავთ, ვეძებთ მის ზოგიერთ ფიზიკური სიდიადე რომლის გაზომვაც შეიძლება (მაგალითად, მასა, ელექტრული მუხტი, მაგნიტური ველი), ტალღის ფუნქციის მხარდაჭერა შეუძლია ამ სიდიდეების თითოზე მეტი მნიშვნელობა და არსებობს ალბათობა, რომ თითოეული ამ მნიშვნელობას გაზომავს.

ნუ გაჩერდები ახლა... რეკლამის შემდეგ მეტია;)

ალბათ საკუთარ თავს ეკითხებით - რაში მდგომარეობს უპირატესობა, რომ წინასწარ არ იცის კვანტური ზომის შესაძლო მნიშვნელობები? პასუხია: ნებისმიერი გამოთვლის გაკეთებამდე, მაგალითად, კვანტური ბიტების ხასიათი უზრუნველყოფდა, რომ სწორი პასუხი იყო შესაძლებლობებს შორის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ კომპიუტერს უკვე ჰქონდა განიხილეს მრავალი შედეგიგაანგარიშების პასუხის მიღებამდეც კი. ეს ქმნის დროგამოთვლითი რაც იხარჯება რთული პრობლემების გადაჭრაზე მკვეთრად შემცირდა.

შეხედეასევე: ისტორიის ზოგიერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფიზიკოსი და მათი აღმოჩენები

კვანტური კომპიუტერული შესაძლებლობები

ბოლოს და ბოლოს, რა შეგვიძლია გავაკეთოთ კვანტური კომპიუტერი? ძალიან სავარაუდოა, კვანტური კომპიუტერები არ იქნება გამოყენებული ტრივიალური მიზნებისთვის ინტერნეტის დათვალიერება ან ვიდეოს ყურება, რადგან ამ მიზნებისათვის ელექტრონული კომპიუტერები საკმაოდ ეფექტურია, გარდა ამისა, ისინი ბევრად იაფია, ვიდრე კვანტური კომპიუტერები.

თუმცა, როდესაც ჩვენ ვსაუბრობთ გათვლებიკომპლექსები, ისევე როგორც კრიპტოგრაფიაწელსპაროლებიბანკები, კვანტური კომპიუტერების გამოყენებას დიდი დახმარება გაუწევს. თუ კვანტური კომპიუტერების სრულად ფუნქციონალური მოწყობილობების გაკეთებას შევძლებთ, შევძლებთ სიმულაცია ისეთი რამ, რაზეც არასდროს ვფიქრობდით, მაგალითად, დედამიწის კლიმატის დინამიკა, გალაქტიკების ფორმირება, ცოცხალი სისტემის სიმულაციები და მრავალი სხვა შესაძლებლობა.

იხილეთ აგრეთვე: რა მონაწილეობა მიიღო აინშტაინმა პროექტში, რომელმაც ატომური ბომბი წარმოშვა?

კუბიტები - კვანტური ბიტი

კვანტურ ბიტებს ხშირად ქუბიტებს (კვანტურ ბიტებს) უწოდებენ. ეს კუბიტები წარმოადგენს უზარმაზარ ნახტომს ელექტრონული კომპიუტერების მიერ გამოყენებული ბიტიდან: ისინი ერთდროულად შეიძლება ჰქონდეს 0 და 1 შტატები. პრაქტიკაში, თითქოს კვანტური კომპიუტერის მოცულობა ექსპონენციალურია ბიტების რაოდენობასთან მიმართებაში: 1 ბიტიანი კვანტური კომპიუტერი უდრის კლასიკურ 2-ბიტიან ელექტრონულ კომპიუტერს და 2-ბიტიანი კვანტური კომპიუტერი ექვივალენტურია 4-ბიტიან კომპიუტერთან ელექტრონიკა. იხილეთ ქვემოთ ცხრილი, რომელიც უკავშირებს კვანტური ბიტების სიმძლავრეებს მათ შესაბამისობას კლასიკურ ბიტებთან:

კვანტური ბიტების რაოდენობა	კლასიკური ბიტის შესატყვისი
1 კბიტი	2 ბიტი
2 კუბიტი	4 ბიტი
10 კბიტი	1024 ბიტი
20 კბიტი	1048576 ბიტი
64 კბიტი	1,84.10^19 ბიტი
512 კუბიტი	1,34.10^154 ბიტი

შეხედეასევე: ყველაზე მნიშვნელოვანი სახელები და უდიდესი აღმოჩენები თანამედროვე ფიზიკაში

2019 წლის კვანტური პროცესორი

ცოტა ხნის წინ Google- ის მკვლევარებმა განაცხადეს, რომ მიაღწიეს "კვანტური უზენაესობა"იმიტომ, რომ მათ შეძლეს 200 წამში შეასრულონ გათვლა, რომელიც მსოფლიოში ყველაზე მოწინავე კომპიუტერია სამიტიIBM– სგან დაახლოებით 10 000 წელი დასჭირდება. მკვლევარების მიერ ჩატარებულ ექსპერიმენტში გამოყენებულია 53 კბიტი, რაც დაახლოებით 10-ს შეესაბამება¹⁶ კლასიკური ბიტი, კვანტური პროცესორის სრულად ფუნქციონირების მიზნით, კომპიუტერი ინახებოდა ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე, დაახლოებით 20 მკლ (0.02 კ).

ექსპერიმენტის შედეგად მიღებული შედეგები მიანიშნებს იმაზე, რომ კონცეფცია იმალება მანქანაწელსტურინგი, რომ თეორიულად უნივერსალურია და ნებისმიერი გამოთვლითი მოდელის სიმულაცია შეუძლია, შეიძლება არასწორი იყოს. ეს იმიტომ ხდება, რომ კლასიკურ კომპიუტერებს, რომლებიც დაფუძნებულია ტურინგის თეორიულ წყობაზე, არ შეუძლიათ შეასრულონ კვანტური პროცესორის მიერ შესრულებული ამოცანები, ყოველ შემთხვევაში, არა იგივე სიჩქარით და არც იგივე სიზუსტე

გამოსახულების კრედიტი
[1] ბუნება

რაფაელ ჰელერბროკის მიერ
ფიზიკის მასწავლებელი