คำสัญญาของคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีรากฐานมาจากกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งเป็นฟิสิกส์ที่ขัดกับสัญชาตญาณที่ควบคุมสิ่งเล็กๆ เช่น อะตอม อิเล็กตรอน และโมเลกุล องค์ประกอบพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือ qubit (ออกเสียงว่า “CUE-bit”) แตกต่างจากบิตคอมพิวเตอร์มาตรฐาน ซึ่งสามารถรับค่า 0 หรือ 1 คิวบิตสามารถเป็น 0, 1 หรือการรวมกันของทั้งสอง — การเรียงลำดับของนรกระหว่าง 0 ถึง 1 เรียกว่าการทับซ้อนของควอนตัม เมื่อวัด qubit มีโอกาสที่จะได้ 0 และมีโอกาสได้ 1 แต่ก่อนที่จะวัดมันเป็นทั้ง 0 และ 1
เนื่องจาก qubits สามารถแสดง 0 และ 1 ได้พร้อมกัน
จึงสามารถเข้ารหัสข้อมูลจำนวนมากได้ ในการคำนวณ ความเป็นไปได้ทั้งสองอย่าง — 0 และ 1 — ทำงานพร้อมกัน ทำให้สามารถคำนวณแบบขนานที่ช่วยเพิ่มความเร็วของโซลูชัน
อีกประการหนึ่งของ qubit quirk: คุณสมบัติของพวกเขาสามารถพันกันผ่านปรากฏการณ์ควอนตัมของการพัวพัน ( SN: 4/29/17, p. 8 ) การวัดค่าหนึ่งควิบิตในคู่ที่พันกันจะเผยให้เห็นคุณค่าของคู่หูในทันที แม้ว่าจะอยู่ห่างไกลกันก็ตาม ซึ่งอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เรียกว่า “การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล”
เรื่องราวดำเนินต่อไปหลังจากแผนภาพ
ช่องทางการสื่อสาร
ในการคำนวณด้วยควอนตัม โปรแกรมเมอร์ดำเนินการชุดของการดำเนินการที่เรียกว่า เกท เพื่อพลิก qubits (แสดงด้วยเส้นแนวนอนสีดำ) เข้าไปพัวพันเพื่อเชื่อมโยงคุณสมบัติของพวกเขา หรือวางไว้ในตำแหน่งซ้อนทับ แทนค่า 0 และ 1 พร้อมกัน ขั้นแรก คำจำกัดความของเกท:
นักวิทยาศาสตร์สามารถรวมเกทดังที่กล่าวข้างต้นเป็นลำดับที่ซับซ้อนเพื่อทำการคำนวณที่ไม่สามารถทำได้กับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก อัลกอริธึมควอนตัมตัวหนึ่งที่เรียกว่าการค้นหาของ Grover ช่วยเพิ่มความเร็วในการค้นหา เช่น การสแกนฐานข้อมูลลายนิ้วมือสำหรับการจับคู่ เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงาน ให้พิจารณาเกมโชว์ง่ายๆ
ในเกมนี้โชว์สี่ประตูซ่อนรถหนึ่งคันและแพะสามตัว
ผู้เข้าแข่งขันต้องเปิดประตูแบบสุ่มโดยหวังว่าจะพบรถ การค้นหาของ Grover จะพิจารณาความเป็นไปได้ทั้งหมดในคราวเดียวและขยายความเป็นไปได้ที่ต้องการ ดังนั้นผู้เข้าแข่งขันจึงมีแนวโน้มที่จะพบรถมากขึ้น คิวบิตทั้งสองเป็นตัวแทนของสี่ประตู โดยมีป้ายกำกับเป็นเลขฐานสองเป็น 00, 01, 10 และ 11 ในตัวอย่างนี้ รถถูกซ่อนอยู่หลังประตู 11
ขั้นตอนที่ 1 : วาง qubits ทั้งสองไว้ใน superposition ประตูทั้งสี่มีโอกาสเท่ากัน
ขั้นตอนที่ 2 : ซ่อนรถไว้หลังประตู 11 ในตัวอย่างจริง ข้อมูลนี้จะถูกจัดเก็บไว้ในฐานข้อมูลควอนตัม
ขั้นตอนที่ 3 : เพิ่มความน่าจะเป็นที่จะได้คำตอบที่ถูกต้อง 11 เมื่อวัด qubits
ขั้นตอนที่ 4 : วัดทั้งสอง qubits; ผลลัพธ์คือ 11
ที่มา: IBM Research; กราฟฟิค: T. Tibbitts
คุณสมบัติควอนตัมแปลก ๆ ดังกล่าวสามารถคำนวณได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด แต่วิธีการนี้จะไม่เร่งการแก้ปัญหาทุกปัญหาที่เกิดขึ้น เครื่องคิดเลขควอนตัมเหมาะอย่างยิ่งกับปริศนาบางประเภท ซึ่งสามารถเลือกคำตอบที่ถูกต้องได้โดยกระบวนการที่เรียกว่าการรบกวนควอนตัม ผ่านการรบกวนของควอนตัม คำตอบที่ถูกต้องจะได้รับการขยายในขณะที่ส่วนอื่นๆ ถูกยกเลิกไป เช่น ชุดของระลอกคลื่นที่มาบรรจบกันในทะเลสาบ ทำให้ยอดบางส่วนมีขนาดใหญ่ขึ้นและบางส่วนหายไป
การใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีชื่อเสียงที่สุดวิธีหนึ่งคือการแยกจำนวนเต็มขนาดใหญ่ออกเป็นปัจจัยเฉพาะ สำหรับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก งานนี้เป็นเรื่องยากมากที่ข้อมูลบัตรเครดิตและข้อมูลสำคัญอื่นๆ จะได้รับการรักษาความปลอดภัยผ่านการเข้ารหัสตามหมายเลขแฟคตอริ่ง ในที่สุด คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีขนาดใหญ่พอสามารถทำลายการเข้ารหัสประเภทนี้ได้ โดยแยกตัวประกอบตัวเลขที่ต้องใช้เวลาหลายล้านปีกว่าที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกจะถอดรหัส
คอมพิวเตอร์ควอนตัมยังสัญญาว่าจะเร่งการค้นหาโดยใช้ qubits เพื่อเลือกเข็มข้อมูลในกองหญ้าข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
คิวบิตสามารถผลิตได้โดยใช้วัสดุหลากหลาย รวมทั้งไอออน ซิลิกอน หรือตัวนำยิ่งยวด ซึ่งนำไฟฟ้าโดยไม่มีความต้านทาน น่าเสียดายที่ไม่มีเทคโนโลยีใดที่อนุญาตให้ใช้คอมพิวเตอร์ที่พอดีกับเดสก์ท็อปได้อย่างง่ายดาย แม้ว่าชิปคอมพิวเตอร์จะมีขนาดเล็ก แต่ก็ขึ้นอยู่กับระบบทำความเย็นขนาดใหญ่ ห้องสุญญากาศ หรืออุปกรณ์ขนาดใหญ่อื่นๆ เพื่อรักษาคุณสมบัติควอนตัมที่ละเอียดอ่อนของคิวบิต คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจถูกจำกัดให้อยู่ในห้องปฏิบัติการเฉพาะสำหรับอนาคตอันใกล้นี้ เพื่อเข้าถึงจากระยะไกลผ่านทางอินเทอร์เน็
credit : nextgenchallengers.com ninetwelvetwentyfive.com pimentacomdende.com platosusedbooks.com politiquebooks.com
