Datblygodd y cyfrifiaduron degawdau diwethaf yn gyflym iawn. Mewn gwirionedd, ar y cof am genhedlaeth, aethon nhw o tiwb swmpus, gan feddiannu ystafelloedd enfawr i dabledi bach. Cynyddodd y cof a'r cyflymder yn gyflym. Ond daeth yr eiliad pan ymddangosodd tasgau nad oedd y tu hwnt i rym cyfrifiaduron modern uwch-bŵer hyd yn oed.
Beth yw cyfrifiadur cwantwm?
Mae ymddangosiad tasgau newydd sydd y tu hwnt i reolaeth cyfrifiaduron cyffredin wedi gorfod chwilio am gyfleoedd newydd. Ac, fel dewis arall i gyfrifiaduron confensiynol, ymddangosodd cwantwm. Mae cyfrifiadur cwantwm yn dechneg gyfrifiadurol, sail y camau gweithredu, sy'n seiliedig ar elfennau mecaneg cwantwm. Lluniwyd prif ddarpariaethau mecaneg cwantwm ar ddechrau'r ganrif ddiwethaf. Roedd ei ymddangosiad yn caniatáu datrys nifer o broblemau o ffiseg na chafwyd ateb mewn ffiseg clasurol.
Er bod theori quanta eisoes yn cyfrif yr ail ganrif, mae'n dal i fod yn ddealladwy yn unig i gylch cul o arbenigwyr. Ond mae canlyniadau go iawn o fecaneg cwantwm, yr ydym eisoes yn gyfarwydd â nhw - technoleg laser, tomograffeg. Ac ar ddiwedd y ganrif ddiwethaf datblygwyd theori cyfrifiant cwantwm gan ffisegydd Sofietaidd Yu. Manin. Pum mlynedd yn ddiweddarach, dadorchuddiodd David Deutsch y syniad o beiriant cwantwm.
Oes yna gyfrifiadur cwantwm?
Ond nid oedd y ymgorfforiad o syniadau mor syml. Yn achlysurol, ceir adroddiadau bod cyfrifiadur cwantwm arall wedi'i chreu. Gweithredir datblygu technoleg gyfrifiadurol o'r fath gan gewri ym maes technoleg gwybodaeth:
- Mae D-Wave yn gwmni o Ganada, sef y cyntaf i lansio cynhyrchu cyfrifiaduron cwantwm gweithredu. Serch hynny, mae arbenigwyr yn dadlau a yw'r cyfrifiaduron hyn yn gyfrifiaduron cwantwm iawn a pha fanteision y maent yn eu rhoi.
- Creodd IBM - gyfrifiadur cwantwm, a'i agor i ddefnyddwyr Rhyngrwyd ar gyfer arbrofion gydag algorithmau cwantwm. Erbyn 2025 mae'r cwmni'n bwriadu creu model sy'n gallu datrys problemau ymarferol sydd eisoes yn bodoli.
- Google - cyhoeddi cyfrifiadur eleni i alluogi uwch-gyfrifiaduron cwantwm ar gyfrifiaduron confensiynol.
- Ym mis Mai 2017, dywedodd gwyddonwyr Tsieineaidd yn Shanghai fod y cyfrifiadur cwantwm mwyaf pwerus yn y byd yn cael ei greu, yn rhagori ar gymalogau yn amlder prosesu signal 24 gwaith.
- Ym mis Gorffennaf 2017, yn y Gynhadledd Moscow ar Quantum Technologies, cyhoeddwyd bod cyfrifiadur cwantwm 51-qubit wedi'i greu.
Beth yw'r gwahaniaeth rhwng cyfrifiadur cwantwm a chyfrifiadur cyffredin?
Y gwahaniaeth sylfaenol o gyfrifiadur cwantwm yn yr ymagwedd at y broses gyfrifo.
- Mewn prosesydd confensiynol, mae pob cyfrifiad yn seiliedig ar ddarnau sy'n bodoli mewn dwy wladwriaeth 1 neu 0. Hynny yw, mae'r holl waith yn cael ei leihau i ddadansoddi swm helaeth o ddata ar gyfer cydymffurfio ag amodau penodol. Mae'r cyfrifiadur cwantwm wedi'i seilio ar qubits (darnau cwantwm). Eu nodwedd yw'r gallu i fod yn y wladwriaeth 1, 0, a hefyd ar yr un pryd ag 1 a 0.
- Mae galluoedd cyfrifiadur cwantwm yn cynyddu'n sylweddol, gan nad oes angen chwilio am yr ateb cywir ymysg y set. Yn yr achos hwn, dewisir yr ateb o'r amrywiadau sydd ar gael eisoes gyda thebygolrwydd penodol o ohebiaeth.
Beth yw cyfrifiadur cwantwm?
Mae egwyddor cyfrifiadur cwantwm, sy'n seiliedig ar ddewis ateb gyda digon o debygolrwydd a'r gallu i ddod o hyd i ateb o'r fath sawl gwaith yn gyflymach na chyfrifiaduron modern, yn pennu diben ei ddefnydd. Yn gyntaf oll, mae ymddangosiad y math hwn o dechnoleg gyfrifiadurol yn poeni cryptograffwyr. Mae hyn oherwydd gallu cyfrifiadur cwantwm i gyfrifo cyfrineiriau yn hawdd. Felly, mae'r cyfrifiadur cwantwm mwyaf pwerus, a grëwyd gan wyddonwyr Rwsia-Americanaidd, yn gallu cael allweddi i systemau amgryptio sy'n bodoli eisoes.
Mae yna hefyd dasgau defnyddiol mwy defnyddiol ar gyfer cyfrifiaduron cwantwm, maent yn gysylltiedig ag ymddygiad gronynnau elfennol, geneteg, gofal iechyd, marchnadoedd ariannol, diogelu rhwydweithiau rhag firysau, deallusrwydd artiffisial a llawer o bobl eraill na all cyfrifiaduron cyffredin eu datrys.
Sut mae cyfrifiadur cwantwm wedi'i drefnu?
Mae adeiladu cyfrifiadur cwantwm yn seiliedig ar ddefnyddio qubits. Fel perfformiad corfforol y cwbits a ddefnyddir ar hyn o bryd:
- modrwyau superconductors gyda neidr, gyda chyfres aml-gyfeiriol;
- atomau unigol, o dan ddylanwad trawstiau laser;
- ïonau;
- ffotonau;
- mae amrywiadau o ddefnyddio nanocrystals o lled-ddargludyddion yn cael eu datblygu.
Cyfrifiadur Quantum - yr egwyddor o weithredu
Os oes sicrwydd gyda chyfrifiadur clasurol yn y gwaith, yna mae'r cwestiwn o sut mae cyfrifiadur cwantwm yn gweithio yn anodd ei ateb. Mae'r disgrifiad o weithrediad cyfrifiadur cwantwm wedi'i seilio ar ddau ymadrodd annerbyniol:
- mae egwyddor y gorbwyso yn gwestiwn o gwbits sy'n gallu bod ar yr un pryd yn swyddi 1 a 0. Mae hyn yn caniatáu i nifer o gyfrifiadau gael eu cynnal ar yr un pryd, yn hytrach na datrys opsiynau, sy'n rhoi llawer iawn o amser;
- Mae rhwymiad cwantwm yn ffenomen a nodir gan A. Einstein, sef rhyng-gysylltiad dau gronyn. Mewn geiriau syml, os oes gan un o'r gronynnau helicity cadarnhaol, yna mae'r ail yn syth yn cymryd hwylustod cadarnhaol. Mae'r berthynas hon yn digwydd waeth beth fo'r pellter.
Pwy a ddyfeisiodd y cyfrifiadur cwantwm?
Datgelwyd sail mecaneg cwantwm ar ddechrau'r ganrif ddiwethaf, fel rhagdybiaeth. Mae ei ddatblygiad yn gysylltiedig â ffisegwyr gwych o'r fath fel Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. Yn 1980, cynigiodd Antonov y syniad o'r posibilrwydd o gyfrifiant cwantwm. A blwyddyn yn ddiweddarach, fe wnaeth Richard Feyneman mewn theori fod yn y cyfrifiadur cwantwm cyntaf.
Nawr mae creu cyfrifiaduron cwantwm yn y cyfnod datblygu a hyd yn oed yn anodd dychmygu'r hyn y gall cyfrifiadur cwantwm ei wneud. Ond mae'n hollol glir y bydd meistroli'r cyfeiriad hwn yn dod â llawer o ddarganfyddiadau i bobl ym mhob maes gwyddoniaeth, yn ein galluogi i edrych i mewn i fyd-eang a macro byd, i ddysgu mwy am natur meddwl, geneteg.