Quantum Computing Açıklanır (5 Yaşındaki Bir Gibi)

Yakın bir zamanda viral hale gelen "Quantum Computing" kavramı - belli bir Başbakan sayesinde - Bilimsel olmayan dikizliler tarafından keşfedilmemiş birçok bilim bölgesinden biri.

Birçoğumuzun henüz duymamış olmasının nedeni, yıllarca etrafta olmasına rağmen, çoğu zaman teorik ve başında deneyenlere çok susmuştu bu konuda nedeniyle askeri ve kurumsal gizlilik ihtiyacı.

Bununla birlikte, artık bir kuantum mekaniği ve bilgi işlem kombinasyonunun var olduğunu ve aniden bunun herkesin ilgi alanına girdiğini biliyoruz. Ne kuantum bir bilgisayar bilmiyorsanız, ancak döngü dışında kalmak istemiyorsanız, neden bugün çalıştığımız geleneksel bilgisayarlardan daha iyi olduğunu bulmak için okumaya devam edin..

Geleneksel Bilgisayarlar ve Bitler

Bilgisayarlar çoğunlukla dijital elektroniktir ve ikili sayılarla gösterilen verilerle etkileşime girme bit (0 ve 1'ler) olarak bilinir. Görüntüler, metin, ses veya başka herhangi bir veri olsun - hepsi bit olarak depolanır.

Fiziksel olarak, 0 ve 1 ikili sayıları olabilir. herhangi iki devletli bir işletme kullanılarak temsil edilir Bozuk para (kafa ve kuyruk) veya anahtar (açık veya kapalı) gibi. Bilgisayarlarda, bit voltaj varlığı veya yokluğu (1 veya 0) veya manyetik yön değişikliği veya korunması manyetik sabit disklerde.

Veriler depolanan bitlerin hesaplanması ile manipüle edilir. Hesaplama, genellikle elektronik sinyalin geçişini kontrol eden transistörlerden oluşan mantık geçitleriyle yapılır. Sinyalin geçmesine izin veriyorsa, bit 1'dir ve sinyal kesilirse, 0 olur.

Transistörlerin Sınırları

Sürekli küçülen talaş büyüklüğü ve artan sayıda bileşenle, elektronik cihazlar 7nm kadar küçük olan milyonlarca transistörle gelebilir (kırmızı kan hücresinden 1000 kat daha küçük ve bazı atomlardan sadece 20 kat daha büyük).

Transistörlerin boyutu küçülmeye devam edebilir ancak sonunda elektronların içinden geçecekleri fiziksel bir sınıra ulaşırlar ve elektronik sinyal akışı üzerinde kontrol olmayacak.

Gçlü hesaplama ve daha küçük cihazların sürekli artan ihtiyacı için, temel bir elektronik komponent üzerindeki boyut limiti, ilerleme sınırlamasıdır. Bilim adamları yeni yollar arıyor Verileri hesaplamak ve saklamak için daha az zaman ve alan ayırın, ve kullanabileceğimiz yollardan biri de kuantum hesaplama.

Qubits, Süperpozisyon ve Dolaşma

Kuantum hesaplama, verileri temsil etmek için bit yerine bit kullanır. Qubits gibi kuantum parçacıklar kullanılarak temsil edilir elektronlar ve fotonlar.

Kuantum partikülleri, verileri temsil etmek için kullanılabilecek dönüş ve polarizasyon gibi özelliklere sahiptir. Örneğin, yukarı doğru dönen bir kronit 1 ve aşağı 0 olabilir.

Ancak kuantum hesaplamanın gücü, 1 veya 0 olan bitlerin aksine, Qubit 1 ve 0 olabilir eşzamanlı, adı verilen bir özellik nedeniyle üstüne koyma, kuantum parçacıkları birden fazla eyalette aynı zamanda.

Bu, qubit'in hesaplama gücünü arttırır, çünkü hesaplama sırasında ve sonunda bir kez hem 1 hem de 0 için kullanılabilir. ölçülü, ya 1 ya da 0 olur.

Süperpozisyon özelliği, Avusturyalı bir fizikçi olan Schrödinger'in hayali bir kedi üzerinde yaptığı ünlü bir düşünce deneyi ile kolayca açıklanabilir..

Kuantum dünyasında, hesaplamada yararlanılabilecek başka bir özellik daha var. kuantum karmaşası. Temel olarak Dolaşan kuantum parçacıkların özellikleri ve birbirine bağımlı olmak ve bu nedenle ayrı ayrı değiştirilemez.

Gibi davranıyorlar genel durumu olan tek bir sistem.

Diyelim ki 2 litre birbirine karışmış durumda, diğeri devletin durumundan biri değişmişse diğeri de değişecek. Bu, geleneksel bilgisayarlara kıyasla hesaplama süresini önemli ölçüde azaltabilecek gerçek paralel işleme veya hesaplamalara yol açar.

Zorluklar ve Kullanımlar

Bilim adamları ve mühendisler tarafından aşılması gereken birçok pratik engel var. Qubitler için kontrollü bir ortam yaratmak ve özelliklerini değiştirmek için yollar bulmak, istenen sonucu elde etmek.

Ancak yüksek işlem gücüne sahip olan kuantum bilgisayarlar nihayet yaratıldıklarında, aksi takdirde ortaya çıkabilecek sorunları çözmek için kullanılabilirler. çok uzun zaman almak geleneksel bilgisayarlar tarafından tamamlanacak.

Çok sayıdaki asal faktörleri bulma, çok sayıda şehir için seyahat eden satıcı problemi ve diğer benzer problemler Sonuç elde etmek için üssel bir karşılaştırma yapılmasını gerektirir.s. Ayrıca, devasa veritabanlarında arama yapmak, günümüzdeki dijital bilgisayarlar için bile hala çok zaman alan bir işlemdir..

Bu sorunlar birkaç dakika içinde geleneksel bilgisayarlarda yüzyıllarca sürebilen sorunları çözebilen kuantum bilgisayarlarla çözülebilir..

(H / T: IBM)