„Quantum Computing“ paaiškinimas (kaip jūs 5 metai)
„Quantum Computing“ neseniai vykstančios virusinės koncepcijos koncepcija - dėl tam tikro ministro pirmininko viena iš daugelio neatpažintų mokslo sričių, kurias mes nežinome.
Priežastis, dėl kurios daugelis iš mūsų dar nežinojo, nepaisant to, kad tai yra maždaug dešimtmečius, yra tai, kad tai daugiausia tai teorinė ir tie, kurie pradžioje eksperimentavo su juo buvo labai hush-hush apie tai dėl karinės ir verslo paslapties poreikis.
Nepaisant to, dabar žinome, kad egzistuoja kvantinės mechanikos ir skaičiavimo derinys, ir staiga tai yra visų interesų srityje. Jei nežinote, kas yra kvantinis kompiuteris, bet nenorite būti paliktas iš kilpos, skaitykite toliau, kad sužinotumėte, kodėl jis yra geresnis nei tradiciniai kompiuteriai, su kuriais dirbame šiandien.
Tradicinių kompiuterių ir bitų
Kompiuteriai dažniausiai yra skaitmeniniai ir elektroniniai sąveikauja su duomenimis, pateiktais dvejetainiais skaitmenimis žinomas kaip bitai (0 ir 1). Būkite atvaizdai, tekstas, garsas ar kiti duomenys - visa tai saugoma bitais.
Fiziškai dvejetainiai numeriai 0 ir 1 gali būti atstovaujama naudojant bet kurį dviejų valstybių subjektą kaip monetos (galvos ir uodegos) arba jungiklio (įjungta arba išjungta). Kompiuteriuose bitai yra įtampos buvimas ar nebuvimas (1 arba 0), arba magnetinės krypties pasikeitimas ar išsaugojimas magnetiniuose kietuosiuose diskuose.
Duomenys manipuliuojami skaičiuojant saugomus bitus. Skaičiavimas atliekamas pagal loginius vartus, kuriuos paprastai sudaro tranzistoriai, valdantys elektroninio signalo praėjimą. Jei tai leidžia signalui praeiti, tai 1 bitas ir, jei signalas yra išjungtas, tai 0.
Transistorių ribos
Su vis mažėjančiu mikroschemos dydžiu ir didėjančiu komponentų skaičiumi elektroniniai prietaisai gali būti su milijonais tranzistorių, kurie gali būti mažesni nei 7nm (tai yra 1000 kartų mažesnė nei raudonųjų kraujo kūnelių ir tik 20 kartų didesnė už kai kuriuos atomus).
Tranzistorių dydis gali toliau mažėti, bet galiausiai jie nukels į fizinę ribą, kur elektronai bus tik tuneliu per juos ir nebus elektroninio signalo srauto kontrolės.
Dėl vis didėjančio galingo skaičiavimo ir mažesnių įrenginių poreikio, pagrindinio elektroninio komponento dydžio apribojimas yra pažangos ribojimas. Mokslininkai ieško naujų būdų užtrukti mažiau laiko ir vietos duomenų skaičiavimui ir saugojimui, ir vienas iš būdų, kaip mes galime naudoti, yra kvantinė kompiuterija.
„Qubits“, „Superposition“ ir „Entanglement“
Kiekybinis skaičiavimas naudoja qubitus, o ne bitus, kad pateiktų duomenis. Qubits yra pateikiami naudojant kvantines daleles elektronai ir fotonai.
Kvantinės dalelės pasižymi tokiomis savybėmis kaip nugara ir poliarizacija, kurios gali būti naudojamos duomenims parodyti. Pavyzdžiui, qubit, sukantis aukštyn, gali būti 1 ir žemyn 0.
Bet kvantinės skaičiavimo galia kyla iš to, kad skirtingai nei bitai, kurie yra 1 arba 0, qubits gali būti 1 ir 0 tuo pačiu metu, dėl turto, vadinamo superpozicija, kur kvantinės dalelės yra keliose valstybėse Tuo pačiu metu.
Tai padidina qubit skaičiavimo galią, nes ji gali būti naudojama ir 1, ir 0 skaičiavimo metu ir pabaigoje, vieną kartą matuojamas, jis tampa 1 arba 0.
Superpozicijos nuosavybė gali būti lengvai paaiškinama garsaus eksperimento, atlikto austrų fiziko Schrödingerio, atliktu įsivaizduotu katinu..
Kvantiniame pasaulyje yra ir kita savybė, kuri gali būti naudojama kompiuterijoje kvantinis susiejimas. Tai iš esmės reiškia kvantinių dalelių savybės, kurios įsipainioja ir tampa viena nuo kitos priklausomi ir todėl negali būti keičiami atskirai.
Jie veikia kaip bendra sistema su bendrąja valstybe.
Tarkime, kad 2 qubitai pakliūna, jei pasikeičia viena iš qubito būsenų, kita pasikeis. Tai lemia tikrą lygiagretų apdorojimą ar skaičiavimą, kuris gali žymiai sumažinti skaičiavimo laiką, palyginti su tradiciniais kompiuteriais.
Sunkumai ir panaudojimas
Yra daug praktinių kliūčių, kurias turi įveikti mokslininkai ir inžinieriai sukurti kontroliuojamą aplinką qubitams ir rasti būdų manipuliuoti jų savybėmis, pasiekti norimą rezultatą.
Bet kai pagaliau sukuriami kvantiniai kompiuteriai, turintys didelę skaičiavimo galią, jie gali būti naudojami sprendžiant problemas, kurios kitu atveju būtų užtrukti labai ilgai papildo tradiciniai kompiuteriai.
Rasti daugelio pagrindinių veiksnių, keliaujančių pardavėjų problemą daugeliui miestų ir kitas panašias problemas norint gauti rezultatą, reikalingas eksponentinis palyginimų skaičiuss. Be to, ieškojimas per milžiniškas duomenų bazes vis dar yra daug laiko reikalaujantis procesas net dabartiniams skaitmeniniams kompiuteriams.
Šie klausimai gali būti sprendžiami kvantiniais kompiuteriais, kurie per kelias minutes gali išspręsti problemas, kurios gali kilti tradiciniuose kompiuteriuose.
(H / T: IBM)
