תוֹכֶן
- מציאות קוונטית
- יצירת סיבית קוונטית
- אין באגים, אין מתח - המדריך השלב אחר צעד שלך ליצירת תוכנה לשינוי חיים מבלי להרוס את חייך
- כמה אנחנו קרובים?
- סיכום
מקור: Rcmathiraj / Dreamstime.com
להסיר:
בדוק מקרוב את מחשוב הקוונטים, כיצד הוא עובד והפוטנציאל העתידי שלו.
"אם אתה חושב שאתה מבין את הפיזיקה הקוונטית, אתה לא מבין את הפיזיקה הקוונטית." הציטוט הזה מיוחס לפיזיקאי ריצ'רד פיינמן, אבל לא ברור אם הוא באמת אמר את זה. להלן ציטוט אמין יותר של פיינמן מפרסום MIT משנת 1995: "אני חושב שאני יכול לומר בבטחה שאיש לא מבין את מכניקת הקוונטים."
מציאות קוונטית
עכשיו אחרי שיצאנו מהדרך, בואו נראה אם יש משהו שאנחנו יודעים. מכניקת הקוונטים מוזרה. החלקיקים הזעירים האלה ברמת הקוונטים פשוט לא מתנהגים כצפוי. שם הדברים שונים.
דברים מטורפים קורים ביקום הקוונטי. יש את האקראיות המהותית, את חוסר הוודאות, את ההסתבכות. הכל נראה קצת הרבה.
אנו יודעים כעת כי אטומים וחלקיקים תת-אטומיים פועלים כאילו הם קשורים זה לזה. איינשטיין כינה הסתבכות קוונטית "פעולה מפחידה מרחוק." דמיין שני אובייקטים שנמצאים זה מזה בגוף, אך הם מתנהגים באותה צורה, יש להם אותם תכונות והם פועלים כאחד. עכשיו תאר לעצמך ששני האובייקטים הללו הם בהפרש של 100,000 שנות אור. אכן מוזר.
יש עוד. עקרון אי הוודאות במכניקת הקוונטים אומר שאי אפשר לדעת מאפיינים מסוימים של חלקיקים. תוסיפו לזה את בעיית הדאוחרנטיות, שקשורה לקריסת פונקציית הגלים. וגרסאות הניסוי הכפול-סדק ככל הנראה רומזות שאובייקט קוונטי אחד יכול להיות בשני מקומות בו זמנית, שהתצפית משנה את אופי החלקיקים התת-אטומיים, או שנראה כי אלקטרונים נסעו אחורה בזמן.
עכשיו אתה רואה מדוע בניית מחשב קוונטי יכולה להיות אתגר כה גדול. אבל זה לא מונע מאנשים לנסות. (למידע נוסף על מחשוב קוונטי, ראה מדוע מחשוב קוונטי עשוי להיות התור הבא בכביש ביג דאטה.)
יצירת סיבית קוונטית
הבעיה עם חוסר הוודאות היא שהיא מקשה על החישוב. היעד תמיד נע. וגם אם מפתחים איזו מערכת מתמטית, איך מתקנים לטעויות? וחשבתם כי בינארי קשה.
"ריבוע הוא מערכת מכנית קוונטית, שבנסיבות מתאימות ניתן להתייחס אליה כאל שתי רמות קוונטיות בלבד", אומר פרופסור אנדראה מורלו מאוניברסיטת ניו סאות 'ויילס באוסטרליה. "וברגע שיש לך את זה, אתה יכול להשתמש בו כדי לקודד מידע קוונטי."
אין באגים, אין מתח - המדריך השלב אחר צעד שלך ליצירת תוכנה לשינוי חיים מבלי להרוס את חייך
אתה לא יכול לשפר את כישורי התכנות שלך כאשר לאף אחד לא אכפת מאיכות התוכנה.
קל יותר להגיד מאשר לעשות. מחשבי הקוונטים הנוכחיים עדיין אינם חזקים במיוחד. הם עדיין מנסים לממש את אבני הבניין.
לסיבית קוונטית, הידועה גם כקביט, יש פוטנציאל מעריכי יותר מהסיב הקלאסי במחשוב דיגיטלי בינארי. חלקיק יסודי יכול להיות במספר מצבים בו זמנית, איכות המכונה superposition. בעוד שסיבית קלאסית יכולה להיות באחד משני מצבים (אחד או אפס), ריבוע יכול להיות בשני העמדות באותו הזמן.
חשוב על מטבע. יש לו שני צדדים: ראשים או זנבות. מטבע הוא בינארי. אבל דמיין שאתה מעביר את המטבע לאוויר והוא ממשיך לדפדף ללא הגבלת זמן. בזמן שהוא מתהפך, האם זה ראשים או שזה זנבות? מה יהיה אם אי פעם יינחת? איך אתה יכול לכמת את המטבע המפוך? זה ניסיון קלוש להמחיש סופרפוזיציה.
אז איך מכינים קוביט? ובכן, אם פיסיקאים קוונטיים לא מבינים את מכניקת הקוונטים, בקושי היינו יכולים להסתדר כאן הסבר מספיק. בואו נסתפק ברשימת הקצרים של טכנולוגיות הנבדקות ליצירת qubits:
- מעגלים מוליכים-על
- סובב qubits
- מלכודות יונים
- מעגלים פוטוניים
- צמות טופולוגיות
הפופולריים שבהם הם השניים הראשונים. האחרים נושאי מחקר באוניברסיטה. בטכניקה הראשונה מוליכי-על מקוררים סופר-על למיגור הפרעות אלקטרומגנטיות. אך זמני הקוהרנטיות הם קצרים יחסית והדברים מתקלקלים. פרופסור מורלו עובד על טכניקת הספין. לחלקיקים קוונטיים יש מטען חשמלי, בדיוק כמו שיש למגנטים. על ידי הכנסת פולסים במיקרוגל הוא מסוגל לגרום לאלקטרון להסתובב למעלה ולא למטה, ובכך ליצור טרנזיסטור יחיד אלקטרונים.
ואז נותר עניין של סובלנות לתקלות ותיקון שגיאות. חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה, הצליחו להגיע לנאמנות של 99.4 אחוזים עם שערי הרבעון שלהם. הם השיגו נאמנות לשער של 99.9 אחוזים באוניברסיטת אוקספורד. אז אנחנו עדיין שם?
כמה אנחנו קרובים?
אדווין קרטלידג 'שואל שאלה זו במאמר באוקטובר 2016 לחדשות אופטיקה ופוטוניקה. אזהרה של ETSI בשנת 2015 כי ארגונים צריכים לעבור לטכניקות הצפנה "בטוחות קוונטיות" אמורות לומר לכם שמשהו באופק.
גוגל, מיקרוסופט, אינטל ו- IBM כולן במשחק. אחד הספים שגוגל רודף אחריו הוא משהו שהם מכנים "עליונות קוונטית". הוא משמש לתיאור הנקודה בה מחשב קוונטי עושה משהו שמחשב קלאסי אינו יכול.
חברת יבמ מתכננת להפעיל מחשב קוונטי "אוניברסאלי" בשנת 2017, כך מדווח דייוויד קסטלבקצ'י ב- Scientific American. המכונה "IBM Q", זה יהיה שירות מבוסס ענן הזמין באינטרנט תמורת תשלום. תוכלו לטעום ממה שהם עובדים על ידי ניסיון בחוויה הקוונטית שלהם, הזמינה כעת באופן מקוון. אבל קסטלביצ'י אומר שאף אחד מהמאמצים הללו אינו חזק יותר ממחשבים קונבנציונליים - עדיין. עליונות הקוונטים טרם נקבעה.
כפי שדיווחה Techopedia בשנת 2013, לגוגל יש שפע של יישומים למחשב קוונטי בוגר, שפעם פותח. מיקרוסופט עובדת על מחשוב קוונטי טופולוגי. מספר חברות סטארט-אפ הולכות ועולות, ונעשית עבודה רבה בתחום. אך ישנם מומחים המזהירים כי יתכן שעדיין לא מבושל את המנה. "אני לא מפרסם הודעות לעיתונות לגבי העתיד", אומר ריינר בלאט מאוניברסיטת אינסברוק באוסטריה. והפיזיקאי דייוויד ווינלנד אומר, "אני אופטימי לטווח הרחוק, אבל מה המשמעות של 'לטווח הארוך', אני לא יודע." (ראו 5 דברים מגניבים שהמחשבים הקוונטים של גוגל יכולים לעשות.)
אפילו כאשר מושגת עליונות מחשוב קוונטית, אל תחפש אותו כדי להחליף את המחשב הנייד שלך בזמן הקרוב. מחשבים קוונטיים, כמו מקביליהם הבינאריים בימים הראשונים, עשויים להיות מכשירים מיוחדים המיועדים למטרות ספציפיות. אחד השימושים הנחשבים ביותר הוא שיש מחשב קוונטי המדמה מכניקת קוונטים. מלבד פעולות מחשב אינטנסיביות כמו חיזוי מזג אוויר, השימוש במחשוב קוונטי עשוי להיות ריכוזי ומוגבל לענן. כמובן, זה אולי המקום המושלם בשבילו.
סיכום
פרופסור מורלו זיהה בבירור את האתגר העיקרי של מחשוב קוונטי. לפני שתוכלו להתחיל לקודד מידע, עליכם להיות מסוגלים לקבוע שתי רמות קוונטיות נפרדות בעזרת ה- qubit. לאחר שהושג, מחשוב קוונטי "מעניק לך גישה לחלל חישוב גדול יותר באופן אקספוננציאלי" מאשר מחשב קלאסי. מחשב קוונטי, למשל, עם 300 קילביט (N קווביט = 2נ ביטים קלאסיים) יוכלו לעבד יותר פיסות מידע מכפי שיש חלקיקים ביקום.
זה הרבה חתיכות. אבל להגיע מכאן לשם יידרש לעשות קצת.