WTF האם Qubits? אלה ואת אפסים של מחשוב קוונטי הרבה דברים בבת אחת

Qubits מקבלים יותר ויותר תשומת לב בימים אלה. אולי שמעת עליהם, ואם יש לך, אתה בטח יודע שיש משהו לעשות עם מחשבים. מה בדיוק, הם צריכים לעשות עם מחשבים מבלבל כך, לפני שאנחנו לצלול ישר פנימה, בואו לקבל בראש הקולקטיבי שלנו סביב הרעיון של מחשוב קוונטי. במכניקת הקוונטים, המערכות יכולות להפגין התנהגויות מוזרות מאוד. בין אלה הוא סופרפוזיציה, כאשר חלקיק נמצא בשני מקומות בעת ובעונה אחת, ואת הסתבכות, כאשר ההתנהגות של חלקיק אחד משפיע על התנהגות של חלקיקים אחרים, מרוחקים יותר. אלה לא תופעות שאנו מבחינים בחיי היום יום שלנו, ולכן אנחנו לא דואגים הכלב יושב החתול או אחד מהם נכנס במזווה שלוש מדינות מעל. האופן שבו אנו בונים מחשבים כרגע מבוסס על חומרים הנקראים טרנזיסטורים - aka semiconductors שמקיימים אינטראקציה עם אותות אלקטרוניים ומגבירים אותם - והם אינם יכולים לנצל את המצבים הקוונטיים. מחשבים קוונטיים שונים.

אבל אם אתה בנית מחשב זה עשה להתמודד ישירות עם תופעות קוונטיות, מכשירים אלקטרוניים שלך יכול לעשות דברים לא יאומן. מחשבים מסוג זה יכולים לפעול במהירויות מדהימות; לנפות דרך נתונים של נתונים בתוך שניות בלבד. הליבה של ביצוע עבודה זו היא להפוך את אופי הנתונים. נכון לעכשיו, הנתונים מקודדים בספרות בינאריות שאנו מכנים סיביות, קיימים פשוט כאחת משתי מדינות בלבד. אבל אם מצאת דרך לעשות קוונטים ביטים - כלומר, קיימים במספר מדינות בבת אחת - הם היו במקום להיות ביטים קוונטיים, או "qubits".

A Qubit במיוחד עובד על ידי ניצול של superposition ויש לו את היכולת להיות לא רק אחד משני מצבים שונים, אבל בו זמנית שניהם מדינות. זה כמו מתג אור שנמצא על שניהם ו (מטאפורה מתאימה כאשר אתה מחשיב כי qubits מבוססים על קיטוב מסוים של פוטונים). זה מוזר לנו בעולם האמיתי לחשוב על, אבל בעולם של פיזיקה קוונטית, זה לא מוזר בכלל.

Qubits גם להציג הסתבכות קוונטית כי הם יכולים להיות מופעלים בו זמנית - עוד יותר עוזר להאיץ נתונים מונחה תהליכים. מחשב שפועל יכול לעשות שני דברים בבת אחת, או, יותר מכך, להפעיל תהליך שלבים מרובים בכל פעם.

לדוגמה, נניח שיש לך מכשיר העובר דרך נתונים עמוקים של נתונים - כמו מספרי הטלפון של כולם בעולם כולו - וארגון וניתוח של כל רשומה. מחשב קוונטי מבוסס על qubits יכול להשיג משימה כזו הרבה יותר מהר, כי הנתונים לא צריך להיות מנופה אחד אחד. בגלל הנתונים יכולים לקחת על עצמו מספר מדינות, זה יכול להיות מעובד הרבה יותר מהר.

מחשוב קוונטי עצמו לוקח, אבל מקבל qubits לעבוד כבר מאמץ הרבה יותר קשה. במהלך העשור האחרון היה מערך של הצלחות מדידות. בשנת 2013, Google השיקה את מעבדת המודיעין הקוונטית בשיתוף עם נאס"א, ובנתה בהצלחה מחשב קוונטי מסוג D-Wave 512-qubit. רק בחודש האחרון, חוקרים פתרו בעיות המעכבות את התפתחותם של שבבים אופטיים; ואחרים חשפו את מבחן מוצלח של משהו שנקרא "qutrit" - אשר יכול להתקיים לא שניים, אבל שלוש מצבים שונים.

האם כל זה ישפיע אי פעם על האופן שבו אנו ממשק עם הטכנולוגיה בשוק ההמוני? זה סביר, אבל יש ערך מעשי מעטים כדי ידע qubit - מעבר להבנת ההשלכות של מה מגיע בעתיד לא רחוק.