การคำนวณควอนตัมคืออะไรและเหตุใดอนาคตของโลกจึงขึ้นอยู่กับมัน

พลังคอมพิวเตอร์กำลังถึงจุดวิกฤต หากเรายังคงติดตามแนวโน้มเดิมตั้งแต่เปิดตัวคอมพิวเตอร์ ภายในปี 2040 เราจะไม่มีความสามารถในการขับเคลื่อนเครื่องจักรทั้งหมดของโลก เว้นแต่เราจะสามารถถอดรหัสการคำนวณควอนตัมได้

วิธีเปลี่ยน fov ใน csgo

คอมพิวเตอร์ควอนตัมรับประกันความเร็วที่เร็วกว่าและความปลอดภัยที่แข็งแกร่งกว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก และนักวิทยาศาสตร์ได้พยายามสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมมานานหลายทศวรรษ

ควอนตัมคืออะไรและช่วยเราอย่างไร?

การคำนวณควอนตัมแตกต่างจากการคำนวณแบบดั้งเดิมในลักษณะพื้นฐานวิธีหนึ่ง นั่นคือวิธีการจัดเก็บข้อมูล การคำนวณควอนตัมใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติแปลก ๆ ของกลศาสตร์ควอนตัมที่เรียกว่าการซ้อน หมายความว่า 'หน่วย' หนึ่งหน่วยสามารถเก็บข้อมูลได้มากกว่าที่เทียบเท่าในการคำนวณแบบคลาสสิก

ข้อมูลถูกเก็บไว้ใน ' บิต ' ในสถานะ ' 1 ' หรือ ' 0 'เหมือนสวิตช์ไฟที่เปิดหรือปิด ในทางตรงกันข้าม การคำนวณควอนตัมสามารถรวมหน่วยของข้อมูลที่สามารถ 1 , '' 0 ,' หรือ การทับซ้อนของทั้งสองรัฐ .

คิดว่าการซ้อนทับเป็นทรงกลม ' 1 'เขียนไว้ที่ขั้วโลกเหนือและ' 0 ' เขียนไว้ทางทิศใต้—สองบิตคลาสสิก อย่างไรก็ตาม ควอนตัมบิต (หรือ qubit) สามารถพบได้ที่ใดก็ได้ระหว่างขั้ว

ควอนตัมบิตที่สามารถเปิดและปิดได้ในเวลาเดียวกัน ทำให้เกิดกระบวนทัศน์ที่ปฏิวัติวงการและมีประสิทธิภาพสูง ซึ่งข้อมูลจะถูกจัดเก็บและประมวลผลอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ดร. กุ้ยหลินชิว ถึง Alphr ในปี 2560 ดร. ชิวเป็นนักวิจัยด้านพฤติกรรมเชิงกลควอนตัมของวัสดุที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์

ความสามารถในการจัดเก็บข้อมูลจำนวนมากขึ้นมากในหน่วยเดียวหมายความว่าการคำนวณควอนตัมสามารถทำได้เร็วและประหยัดพลังงานมากกว่าคอมพิวเตอร์ที่เราใช้ในปัจจุบัน เหตุใดจึงเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุ

ทำ qubits

Qubits ซึ่งเป็นกระดูกสันหลังของคอมพิวเตอร์ควอนตัมนั้นสร้างได้ยากและเมื่อสร้างแล้วจะควบคุมได้ยากขึ้น นักวิทยาศาสตร์ต้องให้พวกเขาโต้ตอบในรูปแบบเฉพาะที่จะทำงานในคอมพิวเตอร์ควอนตัม

นักวิจัยได้ลองใช้วัสดุตัวนำยิ่งยวด ไอออนที่อยู่ในกับดักไอออน อะตอมที่เป็นกลางแต่ละอะตอม และโมเลกุลที่มีความซับซ้อนต่างกันเพื่อสร้างพวกมัน อย่างไรก็ตาม การทำให้พวกเขายึดถือข้อมูลควอนตัมเป็นเวลานานนั้นพิสูจน์ได้ยาก

ดูที่เกี่ยวข้อง วิธีสร้างพีซีของคุณเอง

ในการวิจัยเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ที่ MIT ได้คิดค้นวิธีการใหม่ โดยใช้กลุ่มของโมเลกุลอย่างง่ายที่สร้างจากอะตอมเพียงสองอะตอมเป็น qubits

เรากำลังใช้โมเลกุลที่เย็นจัดเป็น 'qubits' ศาสตราจารย์ Martin Zwierlein ผู้เขียนนำรายงานกล่าวกับ Alphr ในปี 2560 โมเลกุลได้รับการเสนอให้เป็นพาหะของข้อมูลควอนตัมมานานแล้ว โดยมีคุณสมบัติที่ได้เปรียบเหนือระบบอื่นๆ เช่น อะตอม ไอออน คิวบิตที่มีตัวนำยิ่งยวด ฯลฯ ในที่นี้ เราแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าคุณสามารถจัดเก็บข้อมูลควอนตัมดังกล่าวเป็นระยะเวลานานในก๊าซของโมเลกุลเย็นจัด แน่นอน คอมพิวเตอร์ควอนตัมในท้ายที่สุดจะต้องทำการคำนวณด้วย ตัวอย่างเช่น ให้คิวบิตโต้ตอบกันเพื่อรับรู้สิ่งที่เรียกว่าเกท Zwierlein กล่าวต่อ แต่ก่อนอื่น คุณต้องแสดงให้เห็นว่าคุณสามารถยึดข้อมูลควอนตัมได้ และนั่นคือสิ่งที่เราทำ

qubits ที่สร้างขึ้นที่ MIT ยึดข้อมูลควอนตัมไว้นานกว่าความพยายามครั้งก่อน แต่ยังคงอยู่เพียงวินาทีเดียว กรอบเวลานี้อาจฟังดูสั้น แต่ในความเป็นจริงแล้วมันยาวนานกว่าการทดลองที่เปรียบเทียบกันได้พันเท่า Zwierlein อธิบาย

ไม่นานมานี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนิวเซาธ์เวลส์ได้ค้นพบความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการผลักดันไปสู่การคำนวณด้วยควอนตัม พวกเขาคิดค้น qubit ชนิดใหม่ที่เรียกว่า flip-flop qubit ซึ่งใช้อิเล็กตรอนและนิวเคลียสของอะตอมฟอสฟอรัส พวกมันถูกควบคุมโดยสัญญาณไฟฟ้าแทนที่จะเป็นสัญญาณแม่เหล็ก ทำให้ง่ายต่อการกระจาย คิวบิต 'flip-flop' ทำงานโดยการดึงอิเล็กตรอนออกจากนิวเคลียสโดยใช้สนามไฟฟ้า ทำให้เกิดไดโพลไฟฟ้า

เกิน qubits

ไม่ใช่แค่ qubits เท่านั้นที่นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องคิดออก พวกเขายังต้องกำหนดวัสดุเพื่อทำชิปประมวลผลควอนตัมให้ประสบความสำเร็จ

ชิว กระดาษ ซึ่งตีพิมพ์เมื่อต้นปี 2560 พบว่ามีชั้นวัสดุบางเฉียบที่สามารถสร้างพื้นฐานสำหรับชิปประมวลผลควอนตัมได้ Chiu พูดกับ Alphr ว่า สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับงานวิจัยนี้คือวิธีที่เราเลือกวัสดุที่เหมาะสม ค้นหาคุณสมบัติเฉพาะของมัน และใช้ประโยชน์จากมันเพื่อสร้าง qubit ที่เหมาะสม

กฎของมัวร์คาดการณ์ว่าความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์บนชิปซิลิกอนจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆ 18 เดือนโดยประมาณ Chiu บอกกับ Alphr อย่างไรก็ตาม ทรานซิสเตอร์ที่หดตัวอย่างค่อยเป็นค่อยไปเหล่านี้จะไปถึงขนาดเล็กในที่สุดซึ่งกลศาสตร์ควอนตัมมีบทบาทสำคัญ

กฎของมัวร์ ซึ่ง Chiu อ้างถึง เป็นศัพท์คอมพิวเตอร์ที่พัฒนาโดยกอร์ดอน มัวร์ ผู้ร่วมก่อตั้งของ Intel ในปี 1970 โดยระบุว่าพลังการประมวลผลโดยรวมสำหรับคอมพิวเตอร์จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆ สองปี ตามที่ Chiu ระบุ ความหนาแน่นของชิปลดลง ซึ่งเป็นปัญหาที่ชิปประมวลผลควอนตัมอาจตอบได้

การคำนวณควอนตัมเป็นสุดยอดของไอน้ำหรือไม่?

ไอระเหยคืออะไร?

ในกรณีที่คุณไม่เคยได้ยินคำว่า ไอระเหย โดยพื้นฐานแล้วเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับซอฟต์แวร์ที่โฆษณาแต่ยังไม่วางจำหน่ายหรืออาจไม่มีจำหน่าย ตัวอย่างคือผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์ที่วางตลาดอย่างหนัก แต่ไม่เคยเห็นแสงสว่างของวัน

แม้ว่าผู้คนจะคาดการณ์ในแง่ดีมานานหลายทศวรรษเกี่ยวกับผลกระทบของคอมพิวเตอร์ควอนตัม และความก้าวหน้าต่างๆ ในสภาพแวดล้อมทางธุรกิจและการวิจัย เราเข้าใกล้ความฝันของคอมพิวเตอร์ควอนตัมมากน้อยเพียงใด สถานการณ์นี้เป็นการคาดการณ์ของ vaporware ในอนาคตหรือจะกลายเป็นสิ่งที่มีประโยชน์หรือไม่?

เราเจาะลึก ความเป็นจริงของการคำนวณควอนตัม ในบทความอื่น โดยสรุป คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีแนวโน้มที่จะทำการคำนวณที่ไม่สมจริงได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปในปีหน้าหรือสองปีหน้า อย่างไรก็ตาม มันจะไม่เป็นกระบวนการที่ตรงไปตรงมา และจะไม่ถูกหรือเป็นประโยชน์ต่อผู้บริโภคในชีวิตประจำวัน