คอมพิวเตอร์ควอนตัม
คอมพิวเตอร์สมัยใหม่
ดังที่เราเห็นในหัวข้อก่อนหน้านี้ ส่วนประกอบสำคัญของคอมพิวเตอร์คือโปรเซสเซอร์ และอื่นๆ มากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากเทคโนโลยีเพิ่มขึ้นและวิศวกรรมกำลังดีขึ้นในพื้นที่ ของการประมวลผล โปรเซสเซอร์มีขนาดเล็กลงและเร็วขึ้น และด้วยความท้าทายในการดำเนินการต่อกระบวนการเดียวกันนี้ de การลดและเพิ่มกำลังการผลิตเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในปัจจุบัน
หนึ่งในทางเลือกที่เข้ามาแก้ปัญหานี้คือแนวคิดของ Quantum Computer และควอนตัมคอมพิวเตอร์คืออะไร? สิ่งที่ทำให้แตกต่างจากคอมพิวเตอร์คลาสสิก (คอมพิวเตอร์ธรรมดา)?
ความแตกต่างหลักระหว่าง CQ (คอมพิวเตอร์ควอนตัม) และ CC (คอมพิวเตอร์ทั่วไป) คือวิธีการประมวลผล แบบนี้?! อย่างที่เราเคยเห็นมาและคุ้นเคยกับคำว่า "Quantum" กันดีอยู่แล้วว่า CQ จะไม่เพียงแค่ทำงานกับกระแสไฟฟ้าเท่านั ้น แต่จะทำงานกับอะตอมได้อย่างแม่นยำ (เช่น โปรตอน อิเล็กตรอน ฯลฯ)!
Yesss 😂! ฉันเชื่อว่าบางคนคงเคยถามตัวเองว่า... "พระเจ้า! เพื่ออะไร! "ฉันไม่เข้าใจอะไรเลย" ดูเหมือนว่าสิ่งต่างๆ จะไม่ง่ายขึ้นเมื่อเราก้าวไปข้างหน้ากับหัวข้อ MQ นี้ แต่อย่าสิ้นหวัง! ตราบใดที่หัวข้อนี้ทำให้ตกใจและสนใจคนอื่น นี่เป็นส่วนที่สนุกในการเรียนรู้และศึกษาหัวข้อเฉพาะ เป็นการทำความเข้าใจและเห็น Application ของคุณ!
เนื่องจากหน้าที่ของไซต์นี้คือการแปล MQ เป็นสิ่งที่ "ง่ายกว่า" สำหรับสาธารณะ นี่ไม่ใช่ที่ที่โครงการนี้จะจบลง lol หายใจเข้าลึกๆ แล้วเราจะอธิบายทีละขั้นตอนด้วยวิธีที่ง่ายที่สุดเท่าที่จะทำได้
วิธีการทำงานของ CC คือการใช้ "บิต" (ตัวเลข 0 และ 1) และลำดับของตัวเลขที่สลับกันเหล่านี้หรือไม่ได้สร้างข้อมูลทั้งหมดที่เราต้องการ เพื่อใช้งานคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดๆ that เป็น. ไม่ต่างกันมาก CQ จะใช้รูปร่างบิตที่คล้ายกัน แต่รูปร่างที่ซับซ้อนและค่อนข้าง "เหมาะสม" มากกว่า o มีชื่อเสียง "Qubit" (ควอนตัมบิต)
Qubit ไม่มีอะไรมากไปกว่าการทับซ้อนของไบนารี (0 และ 1) จำสิ่งที่เราพูดเกี่ยวกับการซ้อนคลื่นในธีม MQ ได้ไหม_cc781905- 5cde -3194-bb3b-136bad5cf58d_แล้ว! นั่นคือวิธีที่ CQ จะประมวลผลข้อมูล สำหรับ who นิ่ง esta ลอยตัว CQ ไม่ได้ทำงานเพียงแค่การวัดว่ามีกระแส (1) หรือไม่มีกระแส (0) แต่ประมวลผลผ่านสถานะทางกายภาพ "ควอนตัม" ที่วัดจากคุณสมบัติของสสารพื้นฐานซึ่งส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอนซึ่ง เรียกว่า "สปิน" นั่นคือ CQ ไม่ประมวลผลข้อมูลด้วย 1ou 0 แต่ใช่ 1และ0 ในเวลาเดียวกัน ดังนั้น (โอเวอร์เลย์)
ต่างจาก CC ซึ่งวัดทีละบิต โดยเป็นตัวเลข 1 หรือ 0 ซึ่งจะไม่ทั้งสองอย่างพร้อมกัน ด้วยการทำเช่นนี้ ความเป็นไปได้ในการประมวลผลจะเพิ่มขึ้นอย่างมากสำหรับปัญหาและงานที่ซับซ้อนอย่างยิ่งยวดซึ่งต้องใช้การคำนวณจำนวนมากและกระบวนการต่างๆ จำนวนมาก และด้วยเหตุนี้จึงสามารถค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ต่างๆ เหล่านี้ได้ในเสี้ยววินาที วิดีโอสองรายการด้านล่างจะทำให้คุณมีความคิดที่ชัดเจนขึ้นเกี่ยวกับวิธีการทำงานจริง หมายเหตุ: เปิดคำบรรยาย!
วิธีสร้าง Qubit
วิธีสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม
คณิตศาสตร์เบื้องหลังคอมพิวเตอร์ควอนตัม
กล่าวโดยย่อ คอมพิวเตอร์จัดการกับอนุภาคมูลฐาน และวิธีที่เราควบคุมอนุภาคมูลฐานเหล่านี้ช่วยให้เราทำการคำนวณที่ซับซ้อนซึ่งต้องใช้หลายขั้นตอนในเวลาไม่กี่ชั่วโมงหรือเป็นนาที การผลิตข้อมูลที่ระดับอะตอมนี้เรียกว่า Qubit และผลิตโดยการควบคุมคุณสมบัติที่แท้จริงของอิเล็กตรอน ดังแสดงในวิดีโอแรก
การจัดการนี้ สปินเสร็จสิ้นด้วยการแช่อนุภาคนี้ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า โดยที่สนามนี้ปล่อยความถี่ เรียกว่าความถี่เรโซแนนซ์ ความถี่เรโซแนนซ์เป็นเพียงแค่การใช้การสั่นสะเทือนที่คล้ายกับการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของวัสดุหรืออนุภาคบางชนิด และเมื่อความถี่นี้ไปถึงวัตถุเป้าหมาย จะทำให้ตื่นเต้น (เพิ่มพลังงาน) และเริ่มสั่นในโหมดปกติ อะไรก็ได้ที่เราต้องการ
สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับการทำเช่นนี้กับอิเล็กตรอนคือการที่เราทำให้เกิดการทับซ้อนของสถานะวิดีโอดังที่อธิบายไว้ในวิดีโอ , CC อนุญาตให้บิตอยู่ใน 0 และ 1 เท่านั้น, Qubit เป็น "ขอบรก" มันสามารถอยู่ในค่ากลางระหว่างสองค่านี้เช่น (0.1 ; _cc781905-5cde-3194-bb3b- 136bad5cf58d_0.59; 0, 90 เป็นต้น) ซึ่งช่วยให้สามารถตีความผลลัพธ์ที่ซับซ้อนและครอบคลุมมากขึ้นผ่านซอฟต์แวร์ที่ออกแบบมาสำหรับ QC โดยใช้เวลาน้อยลงมากเมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์ทั่วไป
ตามที่เราเห็นในวิดีโอที่สอง Qubits เช่น |01> ; |10> เมื่อซ้อนทับจะแสดงสถานะของพวกเขาในช่วงเวลาสั้น ๆ นั่นคือการสลับค่าเหล่านี้แตกต่างกันไปตามเวลาที่ผ่านไป so CQ เป็นระบบที่ "เปราะบาง" เช่นกัน " เนื่องจากความผันแปรภายนอกใดๆ ในระบบนี้สามารถเปลี่ยนแปลงข้อมูลได้อย่างสมบูรณ์ ไม่เพียงแต่การมีอยู่ของปัจจัยภายนอกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเวลาที่สถานะเหล่านี้ยังคงอยู่จนกว่าจะวัดได้เร็วมาก ซึ่งทำให้กระบวนการวัดยังเป็นความท้าทายอีกด้วย
และในกรณีที่คุณไม่ได้สังเกตอย่างชัดเจนในวิดีโอที่แล้ว คุณต้องสงสัยว่า... -136dbad "ต้า! คอมพิวเตอร์ที่เร็วมากที่ควบคุมการสั่นสะเทือนของอิเล็กตรอนเพื่อทำการคำนวณที่ซับซ้อน... แล้วไง ทุกการใช้งานจริงในทั้งหมดนี้ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เครื่องนี้จะทำหน้าที่คำนวณที่ซับซ้อนเท่านั้นใช่หรือไม่
คำตอบสั้นๆ คือ ใช่ ไม่ใช่! ข้อดีของการมี CQ นั้นแท้จริงแล้วเป็นเพราะความสามารถในการคำนวณได้ดีกว่า CC มาก แต่ในข้อดีนี้เองที่เป็นข้อได้เปรียบตรงที่ความรู้ทางวิทยาศาสตร์บางด้านที่เกี ่ยวข้องกับตัวแปรหลายตัว ปัญหามากมาย และมีความเป็นไปได้มากมายที่จะแก้ไข CQ จะทำงานนี้ภายในไม่กี่นาที
มีตัวอย่างหลายประการสำหรับการใช้การคำนวณประเภทนี้ในการแก้ปัญหา เช่น การพยากรณ์อากาศ ตัวแปรในการทำความเข้าใจชั้นบรรยากาศของโลกมีมากมายจนเมื่อเราเห็นในข่าวหนังสือพิมพ์ประกาศความน่าจะเป็นของฝนและไม่เคยมีความแน่นอน มีโอกาส 30% ที่ฝนตกในเซาเปาโลในวันนั้นและตามความเป็นจริงเรา เคยสัมผัสมาแล้ว อย่างที่หนังสือพิมพ์บอก ฝนจะตกในวันเดียว บางทีอาจจะไม่จริงๆ.
ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น! เพียงเพราะความซับซ้อนของระบบบรรยากาศ และความซับซ้อนนี้อยู่ในปริมาณของปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อบรรยากาศที่จะก่อให้เกิด เช่น ฝน ไม่ว่าจะเป็นความกดอากาศ อุณหภูมิในพื้นที่เฉพาะ ความหนาแน่นของอากาศ ความชื้นในอากาศ ความกดอากาศ ความแตกต่างในภูมิภาคอื่นๆ ที่ส่งผลต่อภูมิภาคที่มีการวัด เป็นต้น ตำแหน่งทศนิยมในการคำนวณเช่นนี้ทำให้เกิดความแตกต่าง ทางดาราศาสตร์และยิ่งมีตำแหน่งทศนิยมมากเท่าใด ระยะขอบของข้อผิดพลาดก็จะยิ่งน้อยลงในการทำนายปรากฏการณ์แบบไดนามิก เช่น สภาพอากาศ
น่าทึ่งใช่มั้ยล่ะ! เมื่อข้อมูลทั้งหมดนี้ถูกส่งผ่านมาถึงคุณ คุณอาจกำลังถามตัวเองว่า "ต๊ะ! ดังนั้นในอนาคตคอมพิวเตอร์ทั้งหมดจะกลายเป็นควอนตัม?" คำตอบคือเราไม่รู้และเรายังพูดอะไรไม่ได้ ดังที่ได้กล่าวไปแล้วในวิดีโอบางรายการ CQ ไม่ได้มาแทนที่คอมพิวเตอร์ที่เรามีอยู่ในปัจจุบันทั้งหมด แต่รับประกันได้ว่าสำหรับงานเฉพาะที่เราได้กล่าวไปแล้ว CQ มีประสิทธิภาพที่สูงกว่า CC อย่างน่าขัน ดังนั้น CQ จึงเป็นรุ่นถัดไป วิวัฒนาการของการคำนวณและทุกสิ่งที่เกิดขึ้นกับมัน ตามที่ได้กล่าวไว้เกี่ยวกับการเข้ารหัส ในอนาคตอันใกล้นี้ ทุกสิ่งที่เราพิจารณาว่าได้รับการปกป้องโดยระบบเข้ารหัสจะถูกคุกคามโดย CQ แต่ดังที่แสดงในวิดีโอของ Nerdologia การศึกษากำลังดำเนินการเกี่ยวกับการเข้ารหัสควอนตัมอย่างแม่นยำ เพื่อจัดหาการละเมิดความปลอดภัยนี้ด้วยการประมวลผลรูปแบบใหม่นี้
นอกจากนี้ กระบวนการสื่อสารเมื่อ CQ เหล่านี้ผลิตในปริมาณมาก วิธีแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันจะแตกต่างไปจากการสื่อสารในปัจจุบันโดยสิ้นเชิง โฟตอน (แสง) และผลที่ตามมาของทฤษฎีควอนตัมที่เรียกว่า "Quantum Entanglement" หรือ "Quantum Entanglement" แน่นอน แนวความคิดที่เป็นทางการนั้นค่อนข้างจะห่างไกล และมันก็ไม่ได้ขึ้นอยู่กับเราที่จะเข้าใจมันอย่างสมบูรณ์ในตอนนี้และที่นี่ แต่แนวคิดก็คือเมื่ออนุภาคสองตัว โครงสร้าง Subatomic อยู่ใกล้กันมาก คุณสมบัติของพวกมันเชื่อมต่อกัน (ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น) แต่ปรากฏการณ์นี้ได้รับการทดสอบมาแล้วหลายครั้งและได้รับการพิสูจน์แล้วจากการทดลอง (ในวิดีโอเพิ่มเติมจะมีวิดีโออธิบายได้ดีขึ้น) .
ตัวอย่างเช่น พิจารณาอนุภาคมูลฐานที่เราจะเรียกว่า P1 และ P2 อีกตัวหนึ่ง เมื่อเรารวมอนุภาคทั้งสองนี้เข้าด้วยกัน คุณสมบัติของพวกมันจะเชื่อมโยงกัน เพื่อทำความเข้าใจสิ่งพัวพัน_cc781905 -5cde -3194-bb3b-136bad5cf58d_ควอนตัม ลองแยกอนุภาคทั้งสองนี้เป็นระยะทางที่ไกลมาก ลองเอา P2 มาวางบนพื้นผิวของดาวเนปจูนกัน เช่น (ระยะห่างของดาวเนปจูนจากโลกอยู่ที่ประมาณ 4,504,300,000 กม.) ตามทฤษฎีการพัวพันนี้ หากเราทำการเปลี่ยนแปลงใดๆ กับอนุภาค P1 ที่อยู่กับเราบนโลกที่เชื่อมโยงกับอนุภาค P2 บนดาวเนปจูนแบบไม่ทราบสาเหตุ อนุภาค P2 นี้จะตอบสนองต่อเอฟเฟกต์ตรงกันข้าม_cc781905-5cde-3194-bb3b -136bad5cf58d_ทันที! นั่นคือ ปรากฏการณ์นี้เห็นได้ชัดว่าละเลยทฤษฎีสัมพัทธภาพซึ่งกล่าวว่าความเร็วจำกัดในจักรวาลคือความเร็วของแสง (300,000 กม./วินาที) ด้วยเหตุนี้ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ผู้สร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพจึงตั้งชื่อเล่นว่า this ปรากฏการณ์ as (ระยะการกระทำที่น่ากลัว) โดยระลึกว่าแม้ว่าปรากฏการณ์นี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นจริงด้วยการทดลอง แต่ก็ไม่ได้ทำให้ทฤษฎีสัมพัทธภาพเป็นโมฆะ มีเพียง เท่านั้นที่กำลังเผชิญกับปรากฏการณ์ที่มีมิติต่างกันอย่างสุดขั้ว ซึ่งทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่สามารถใช้ได้
ใช้สิ่งนี้ในการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์เช่นอินเทอร์เน็ต ที่เรารู้ว่าวันนี้คุณไม่มีโอกาศ การเชื่อมต่อที่ปลอดภัยของ someone ที่กำลังสอดแนมและสอดแนมการสนทนา ข้อมูล และการใช้อินเทอร์เน็ตทั้งหมดของคุณ ตอนนี้สำหรับ CQ การสื่อสารสามารถทำได้ด้วยโฟตอนพัวพันเหล่านี้ ตามทฤษฎีแล้ว เสียงรบกวนใดๆ (หรือตัวแทนภายนอกที่ต้องการรบกวน เช่น ในบริบทของการสื่อสารและอินเทอร์เน็ต) ข้อมูลจะถูกรบกวนโดยสมบูรณ์และไม่สามารถจดจำได้ และหากยังไม่ถูกทำลายล้าง ด้วยเหตุนี้ QC's อาจเป็นรายต่อไป รุ่นของคอมพิวเตอร์มีความปลอดภัยและสมบูรณ์ยิ่งขึ้นในแง่ของความเป็นส่วนตัวด้วยข้อมูลของคุณ และสำหรับผู้เชี่ยวชาญบางคน ระบบที่ละเมิดไม่ได้อย่างแท้จริง
ตอนนี้หวังว่าคุณจะเข้าใจผลกระทบของทฤษฎีควอนตัมในสังคมปัจจุบันของเรา เราพึ่งพามันอย่างต่อเนื่องและการใช้งานของมัน ในความรู้หลายด้าน ไม่ว่าจะเป็นวิศวกรรมวัสดุ เคมี วิศวกรรมเคมี วิศวกรรมการทหาร การแพทย์ อุตสาหกรรมเภสัชกรรม และอีกมากมายที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย สิ่งที่คาดหวังจากคุณเมื่อสิ้นสุดเนื้อหาการสอนนี้คือการเข้าใจกระบวนการทั้งหมดของ การสร้างทฤษฎีควอนตัม เข้าใจแนวคิดหลักและทฤษฎีที่อยู่เบื้องหลังปรากฏการณ์เหล่านี้ และแน่นอนว่าเข้าใจว่ามันนำไปใช้ที่ไหน และอย่างน้อยอาจกระตุ้นความสนใจของคุณในหัวข้อนี้ เพราะใครจะรู้ ในอนาคตอันใกล้นี้ คุณจะเป็นหนึ่งเดียว ใครจะเป็นผู้ค้นพบต่อไป ทฤษฎีที่จะเขย่าแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่?!