ຊຸດຂອງຄວາມກ້າວ ໜ້າ ໃນຄອມພິວເຕີ້ quantum
ຄອມພິວເຕີທົ່ວໄປ, ເຊິ່ງປະຈຸບັນເອີ້ນວ່າຄອມພິວເຕີຄລາສສິກຫຼືແບບດັ້ງເດີມເຮັດວຽກຢູ່ໃນແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງ 0s ແລະ 1s (ສູນແລະຫນຶ່ງ). ໃນເວລາທີ່ພວກເຮົາຮ້ອງຂໍໃຫ້ ຄອມພິວເຕີ ເພື່ອເຮັດວຽກງານສໍາລັບພວກເຮົາ, ຕົວຢ່າງການຄິດໄລ່ທາງຄະນິດສາດຫຼືການຈອງນັດຫມາຍຫຼືສິ່ງໃດກໍ່ຕາມທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຊີວິດປະຈໍາວັນ, ວຽກງານນີ້ຢູ່ໃນເວລານັ້ນຖືກປ່ຽນ (ຫຼືແປ) ເຂົ້າໄປໃນສາຍຂອງ 0s ແລະ 1s (ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນເອີ້ນວ່າ. input), ວັດສະດຸປ້ອນນີ້ຖືກປະມວນຜົນໂດຍ algorithm (ກໍານົດເປັນຊຸດຂອງກົດລະບຽບທີ່ຈະປະຕິບັດຕາມເພື່ອເຮັດສໍາເລັດວຽກງານໃນຄອມພິວເຕີ). ຫຼັງຈາກການປຸງແຕ່ງນີ້, ສາຍໃຫມ່ຂອງ 0s ແລະ 1s ຖືກສົ່ງຄືນ (ເອີ້ນວ່າຜົນຜະລິດ), ແລະນີ້ເຂົ້າລະຫັດສໍາລັບຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຄາດໄວ້ແລະຖືກແປເປັນຂໍ້ມູນທີ່ເປັນມິດກັບຜູ້ໃຊ້ທີ່ງ່າຍດາຍກວ່າເປັນ "ຄໍາຕອບ" ກັບສິ່ງທີ່ຜູ້ໃຊ້ຕ້ອງການໃຫ້ຄອມພິວເຕີເຮັດ. . ມັນເປັນສິ່ງທີ່ ໜ້າ ສົນໃຈຫຼາຍທີ່ algorithm ອາດຈະສະຫຼາດຫລືສະຫລາດປານໃດແລະອັນໃດກໍ່ຕາມທີ່ອາດຈະເປັນລະດັບຄວາມຍາກຂອງວຽກງານ, algorithm ຄອມພິວເຕີເຮັດພຽງແຕ່ສິ່ງດຽວ - manipulating string of bits - ເຊິ່ງແຕ່ລະ bit ຈະເປັນ 0 ຫຼື 1. ການຫມູນໃຊ້ເກີດຂື້ນໃນຄອມພິວເຕີ (ໃນຕອນທ້າຍຂອງຊອບແວ) ແລະໃນລະດັບເຄື່ອງຈັກນີ້ແມ່ນສະແດງໂດຍວົງຈອນໄຟຟ້າ (ຢູ່ໃນເມນບອດຄອມພິວເຕີ). ໃນຄໍາສັບຂອງຮາດແວໃນເວລາທີ່ປະຈຸບັນຜ່ານວົງຈອນໄຟຟ້າເຫຼົ່ານີ້, ມັນຖືກປິດແລະເປີດໃນເວລາທີ່ບໍ່ມີກະແສໄຟຟ້າ.
ຄລາສິກ Vs ຄອມພິວເຕີ Quantum
ເພາະສະນັ້ນ, ໃນຄອມພິວເຕີຄລາສສິກ, ນ້ອຍແມ່ນຂໍ້ມູນດຽວທີ່ສາມາດມີຢູ່ໃນສອງລັດທີ່ເປັນໄປໄດ້ - 0 ຫຼື 1. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຖ້າພວກເຮົາເວົ້າກ່ຽວກັບ quantum ຄອມພິວເຕີ, ພວກເຂົາເຈົ້າປົກກະຕິແລ້ວໃຊ້ quantum bits (ຍັງເອີ້ນວ່າ 'qubits'). ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນລະບົບ quantum ທີ່ມີສອງລັດ, ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ບໍ່ເຫມືອນກັບ bit ປົກກະຕິ (ເກັບຮັກສາໄວ້ເປັນ 0 ຫຼື 1), qubits ສາມາດເກັບຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມແລະສາມາດມີຢູ່ໃນສົມມຸດຕິຖານຂອງຄ່າເຫຼົ່ານີ້. ເພື່ອອະທິບາຍໃນທາງທີ່ດີຂຶ້ນ, qubit ສາມາດຄິດໄດ້ວ່າເປັນຮູບຊົງກົມ, ບ່ອນທີ່ qubit ສາມາດເປັນຈຸດໃດກໍໄດ້ຢູ່ໃນຂອບເຂດ. ມັນສາມາດເວົ້າໄດ້ວ່າ quantum computing ໃຊ້ປະໂຍດຈາກຄວາມສາມາດຂອງອະນຸພາກ subatomic ທີ່ຈະມີຢູ່ໃນຫຼາຍກ່ວາຫນຶ່ງລັດໃນເວລາໃດຫນຶ່ງແລະຍັງເປັນເອກະລັກເຊິ່ງກັນແລະກັນ. ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ເລັກນ້ອຍຄລາສສິກສາມາດຢູ່ໃນສອງລັດ - ຕົວຢ່າງຢູ່ໃນຕອນທ້າຍຂອງສອງຂົ້ວຂອງຜ່ານ. ໃນຊີວິດທໍາມະດາພວກເຮົາບໍ່ສາມາດເຫັນ 'superposition' ນີ້ເພາະວ່າເມື່ອລະບົບຖືກເບິ່ງທັງຫມົດ, superpositions ເຫຼົ່ານີ້ຈະຫາຍໄປແລະນີ້ແມ່ນເຫດຜົນທີ່ວ່າຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງ superpositions ແມ່ນບໍ່ຈະແຈ້ງ.
What this means for the computers is that quantum computers using qubits can store a huge amount of information using lesser energy than a classical computer and thus operations or calculations can be relatively done much faster on a quantum computer. So, a classical computer can take a 0 or 1, two bits in this computer can be in four possible states (00, 01, 10 or 11), but only one state is represented at any given time. A quantum computer, on the other hand works with particles that can be in superposition, allowing two qubits to represent the exact same four states at the same time because of the property of superposition freeing up the computers from ‘binary constraint’. This can be equivalent to four computers running simultaneously and if we add these qubits, the power of the quantum computer grows exponentially. Quantum computers also take advantage of another property of quantum physics called ‘quantum entanglement’, defined by Albert Einstein, entanglement is a property which allows quantum particles to connect and communicate regardless of their location in the ຈັກກະວານ so that changing the state of one may instantaneously affect the other. The dual capabilities of ‘superposition’ and ‘entanglement’ are quite powerful in principle. Therefore, what a quantum computer can achieve is unimaginable when compared to classical computers. This all sounds very exciting and straightforward, however, there is problem in this scenario. A quantum computer, if takes qubits (superposed bits) as its input, its output will also be similarly in a quantum state i.e. an output having superposed bits which can also keep changing depending on what state it is in. This kind of output doesn’t really allow us to receive all the information and therefore the biggest challenge in the art of quantum computing is to find ways of gaining as much information from this quantum output.
ຄອມພິວເຕີ Quantum ຈະຢູ່ທີ່ນີ້!
Quantum computers can be defined as powerful machines, based on the principals of quantum mechanics that take a completely new approach to processing information. They seek to explore complex laws of nature that have always existed but have usually remained hidden. If such natural phenomena can be explored, quantum computing can run new types of algorithms to process information and this could lead to innovative breakthroughs in materials science, drug discovery, robotics and artificial intelligence. The idea of a quantum computer was proposed by American theoretical physicist Richard Feynman way back in 1982. And today, technology companies (such as IBM, Microsoft, Google, Intel) and academic institutions (like MIT, and Princeton University) are working on quantum computer prototypes to create a mainstream quantum computer. International Business Machines Corp. (IBM) has said recently that its scientists have built a powerful quantum computing platform and it can be made available for access but remark that it’s not enough for performing most of the tasks. They say that a 50-qubit prototype which is currently being developed can solve many problems which classical computers do today and in the future 50-100 qubit computers would largely fill the gap i.e. a quantum computer with just a few hundred qubits would be able to perform more calculations simultaneously than there are atoms in the known ຈັກກະວານ. Realistically speaking, the path to where a quantum computer can actually outperform a classical computer on difficult tasks is laden with difficulties and challenges. Recently Intel has declared that the company’s new 49-qubit quantum computer represented a step towards this “quantum supremacy”, in a major advancement for the company who had demonstrated a 17-bit qubit system only just 2 months ago. Their priority is to keep expanding the project, based upon the understanding that expanding number of qubits is the key to creating quantum computers that can deliver real-world results.
ວັດສະດຸແມ່ນກຸນແຈສໍາລັບການກໍ່ສ້າງຄອມພິວເຕີ quantum
ວັດສະດຸ silicon ໄດ້ເປັນສ່ວນຫນຶ່ງທີ່ສໍາຄັນຂອງຄອມພິວເຕີ້ສໍາລັບທົດສະວັດເນື່ອງຈາກວ່າຊຸດຄວາມສາມາດທີ່ສໍາຄັນຂອງມັນເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມກັບຄອມພິວເຕີ້ທົ່ວໄປ (ຫຼືຄລາສສິກ). ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເທົ່າທີ່ຄອມພິວເຕີ້ quantum ມີຄວາມເປັນຫ່ວງ, ການແກ້ໄຂທີ່ໃຊ້ຊິລິໂຄນຍັງບໍ່ໄດ້ຖືກນໍາມາໃຊ້ຕົ້ນຕໍແມ່ນຍ້ອນເຫດຜົນສອງຢ່າງ, ທໍາອິດມັນຍາກທີ່ຈະຄວບຄຸມ qubits ທີ່ຜະລິດໃນຊິລິຄອນ, ແລະອັນທີສອງ, ມັນຍັງບໍ່ຊັດເຈນວ່າ qubits ຊິລິໂຄນສາມາດຂະຫນາດເຊັ່ນດຽວກັນກັບອື່ນໆ. ວິທີແກ້ໄຂ. ໃນຄວາມກ້າວຫນ້າທີ່ສໍາຄັນ Intel ໄດ້ພັດທະນາບໍ່ດົນມານີ້1 qubit ຊະນິດໃຫມ່ທີ່ເອີ້ນວ່າ 'spin qubit' ເຊິ່ງຜະລິດຢູ່ໃນຊິລິໂຄນທໍາມະດາ. Spin qubits ຄ້າຍຄືກັນກັບອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ semiconductor ແລະພວກເຂົາສົ່ງພະລັງງານ quantum ຂອງເຂົາເຈົ້າໂດຍການ leveraging spin ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກດຽວໃນອຸປະກອນ silicon ແລະຄວບຄຸມການເຄື່ອນໄຫວທີ່ມີຂະຫນາດນ້ອຍ, microwave pulses. ສອງຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນທີ່ເຮັດໃຫ້ Intel ກ້າວໄປສູ່ທິດທາງນີ້ແມ່ນ, ທໍາອິດ Intel ເປັນບໍລິສັດທີ່ມີການລົງທຶນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນອຸດສາຫະກໍາຊິລິໂຄນແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງມີຄວາມຊໍານານທີ່ຖືກຕ້ອງໃນຊິລິໂຄນ. ອັນທີສອງ, qubits ຊິລິໂຄນແມ່ນມີປະໂຫຍດຫຼາຍເພາະວ່າພວກມັນມີຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ qubits ທໍາມະດາ, ແລະຄາດວ່າຈະຮັກສາຄວາມສອດຄ່ອງກັນເປັນເວລາດົນນານ. ນີ້ແມ່ນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ສຸດໃນເວລາທີ່ລະບົບຄອມພິວເຕີ້ quantum ຕ້ອງໄດ້ຮັບການຂະຫຍາຍ (ຕົວຢ່າງ: ຈາກ 100-qubit ຫາ 200-qubit). Intel ກໍາລັງທົດສອບຕົວແບບນີ້ແລະບໍລິສັດຄາດວ່າຈະຜະລິດຊິບທີ່ມີອາເລ qubit ນ້ອຍໆຫຼາຍພັນອັນແລະການຜະລິດດັ່ງກ່າວໃນເວລາທີ່ເຮັດເປັນຈໍານວນຫລາຍສາມາດດີຫຼາຍສໍາລັບການຂະຫຍາຍຄອມພິວເຕີ້ quantum ແລະສາມາດເປັນຕົວປ່ຽນແປງເກມທີ່ແທ້ຈິງ.
ໃນການຄົ້ນຄວ້າທີ່ຜ່ານມາຈັດພີມມາຢູ່ໃນ ວິທະຍາສາດ, ຮູບແບບທີ່ຖືກອອກແບບໃຫມ່ສໍາລັບໄປເຊຍກັນ photonic (ເຊັ່ນ: ການອອກແບບໄປເຊຍກັນທີ່ປະຕິບັດໃນຊິບ photonic) ໄດ້ຖືກພັດທະນາໂດຍທີມງານຂອງມະຫາວິທະຍາໄລ Maryland, ສະຫະລັດ, ເຊິ່ງພວກເຂົາອ້າງວ່າຈະເຮັດໃຫ້ຄອມພິວເຕີ້ quantum ເຂົ້າເຖິງໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ.2. ໂຟຕອນເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນເປັນຈໍານວນແສງສະຫວ່າງທີ່ນ້ອຍທີ່ສຸດທີ່ຮູ້ຈັກແລະໄປເຊຍກັນເຫຼົ່ານີ້ຖືກຝັງໄວ້ດ້ວຍຮູທີ່ເຮັດໃຫ້ແສງຕິດຕໍ່ພົວພັນ. ຮູບແບບຂຸມທີ່ແຕກຕ່າງກັນປ່ຽນແປງວິທີການໂຄ້ງແສງແລະ bounces ຜ່ານໄປເຊຍກັນແລະໃນທີ່ນີ້ພັນຮູສາມຫລ່ຽມໄດ້ຖືກສ້າງຂຶ້ນ. ການນຳໃຊ້ໂຟຕອນດຽວແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ຂະບວນການສ້າງຄອມພິວເຕີ quantum ເພາະວ່າຄອມພິວເຕີດັ່ງກ່າວຈະມີຄວາມສາມາດໃນການຄິດໄລ່ຈຳນວນຫຼາຍ ແລະປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີທີ່ຄອມພິວເຕີປະຈຸບັນບໍ່ສາມາດເຮັດໄດ້. ການອອກແບບຂອງຊິບເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໄປໄດ້ສໍາລັບການໂອນ photons ລະຫວ່າງຄອມພິວເຕີ quantum ເກີດຂຶ້ນໂດຍບໍ່ມີການສູນເສຍໃດໆ. ການສູນເສຍນີ້ຍັງຖືກເບິ່ງວ່າເປັນສິ່ງທ້າທາຍອັນໃຫຍ່ຫຼວງສໍາລັບຄອມພິວເຕີ quantum ແລະດັ່ງນັ້ນຊິບນີ້ດູແລບັນຫາແລະອະນຸຍາດໃຫ້ເສັ້ນທາງທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງ. quantum ຂໍ້ມູນຈາກລະບົບຫນຶ່ງໄປອີກ.
ໃນອະນາຄົດ
ຄອມພິວເຕີ Quantum ສັນຍາວ່າຈະດໍາເນີນການການຄໍານວນຫຼາຍກ່ວາ supercomputer ທໍາມະດາ. ພວກເຂົາເຈົ້າມີທ່າແຮງທີ່ຈະປະຕິວັດການຄົ້ນພົບວັດຖຸໃຫມ່ໂດຍການເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະຈໍາລອງພຶດຕິກໍາຂອງສານລົງໃນລະດັບປະລໍາມະນູ. ມັນຍັງສ້າງຄວາມຫວັງສໍາລັບປັນຍາປະດິດແລະຫຸ່ນຍົນໂດຍການປະມວນຜົນຂໍ້ມູນໄວແລະປະສິດທິພາບຫຼາຍ. ການສົ່ງໃຫ້ລະບົບຄອມພິວເຕີ້ quantum ທີ່ມີທ່າແຮງທາງດ້ານການຄ້າສາມາດເຮັດໄດ້ໂດຍອົງການຈັດຕັ້ງໃຫຍ່ໃດໆໃນຊຸມປີຂ້າງຫນ້ານັບຕັ້ງແຕ່ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ຍັງເປີດຢູ່ສິ້ນສຸດລົງແລະເປັນເກມທີ່ຍຸດຕິທໍາສໍາລັບທຸກຄົນ. ການປະກາດໃຫຍ່ຄາດວ່າຈະຢູ່ໃນ 1 ຫາ XNUMX ປີຂ້າງຫນ້າແລະເວົ້າໂດຍສະເພາະກັບຄວາມກ້າວຫນ້າທີ່ເກີດຂື້ນ, ບັນຫາດ້ານວິສະວະກໍາຄວນໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂແລະຄອມພິວເຕີ quantum quantum XNUMX ລ້ານຫຼືຫຼາຍກວ່ານັ້ນຄວນຈະເປັນຄວາມຈິງ.
***
{ທ່ານສາມາດອ່ານເອກະສານການຄົ້ນຄວ້າຕົ້ນສະບັບໄດ້ໂດຍການຄລິກທີ່ລິ້ງ DOI ທີ່ໃຫ້ໄວ້ຂ້າງລຸ່ມນີ້ໃນລາຍຊື່ແຫຼ່ງທີ່ອ້າງອີງ}
ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ (s)
1. Castelvecchi D. 2018. ຊິລິໂຄນໄດ້ຮັບຜົນດີໃນການແຂ່ງຂັນຄອມພິວເຕີຄິວຕອມ. ທໍາມະຊາດ. 553(7687). https://doi.org/10.1038/d41586-018-00213-3
2. Sabyasachi B. et al. 2018. A topological quantum optics interface. ວິທະຍາສາດ. 359(6376). https://doi.org/10.1126/science.aaq0327
