محاسبات کوانتومی چیست؟

کامپیوترها سریعتر، بهتر و کوچکتر می‌شوند اما آیا محدودیت هایی نیز در این زمینه وجود دارد؟ یا خیر؟

مرحله بعدی در تکنالوژی کمپیوتر چیست؟ محاسبه کوانتومی می‌تواند کمی گیج کننده باشد. اگر در موضوع تازه کار هستید بیایید با هم نگاهی بیندازیم!

همه چیز (ماده) از قطعات کوچکتر تشکیل شده است: عناصر شیمیایی، مالیکول‌ها، اتم‌ها و حتی قطعات زیر اتمی کوچکتر (ذرات).

ما می‌توانیم رفتار ماده را در مقیاس‌/‌اندازه‌های‌ مختلف مقایسه کنیم:

ذرهتصور کنید که یک توپ تنیس در حال پرتاب شدن به دیوار است، ما می‌دانیم که به طور مداوم به دیوار برخورد می‌کند و می پرد به دلیل اندازه، مواد و نیروهای طبیعت (جاذبه وغیره) و اگر 1000 بار این کار را انجام می‌دادیم همیشه همان کار را میکرد

ذره‌کوانتوم

در مقیاس زیر اتمی، تمام قوانین یا نیروهای طبیعی قابل پیش بینی نیستند. یک ذره کوانتوم (یک قطعه بسیار کوچک ماده)، وقتی به دیواره پرتاب می‌شود، گاهی پرش می‌کند و بار دیگر به طور تصادفی از طریق دیوار عبور می‌کند.

تمام داتا‌های موجود در کمپیوتر از اطلاعات کوچکتری تشکیل شده‌اند بنام بیت‌ها که با یک و صفر نشان داده می‌شوند. به عنوان مثال، در این دستگاه کلمه cat را مشاهده می‌کنید اما کامپیوتر در حال خواندن 01100011 01100001 01110100 است و سپس آن را به متن قابل خواندن برای ما تبدیل می‌کند. این رشته یک‌ها و صفرها را باینری می‌نامند.

BITS

بیت داتا‌ها با استفاده از آهن ربا در حال حاضر ذخیره می‌شوند زیرا دارای قطب شمال و جنوب هستند. وقتی آهنربا به سمت بالا می‌رود، به صورت 1 خوانده می شود و وقتی به سمت پایین می‌رود صفر است. در بالا، می‌بینید که بیت‌ها فقط می توانند 2 گزینه (حالت) داشته باشند: "روشن یا خاموش" ، "بالا یا پایین" ، "1 یا 0".

QUBITS

بیت‌های کوانتومی مشابه هستند. اگر ذره ای به سمت راست بچرخد، عدد 1 است. اگر به سمت چپ بچرخد، عدد 0 است. به این معنی که ما می‌توانیم از ذرات برای ذخیره داتا‌ها به جای مواد مقناطیسی بزرگتر استفاده کنیم. برخلاف بیت‌ها، این ذرات می‌توانند به طور همزمان در هر دو جهت بچرخند (اصطلاحاً superposition) تا زمانی که اندازه‌گیری شوند و ما 1 یا 0 را ببینیم.

مقایسه کمپیوتر‌های باینری سنتی و کمپیوتر‌های کیوبیت(QUBIT):

محاسبه باینری

• به ترتیب تعیین شده انجام میشوند

• وقت بیشتری می‌گیرد

• هزینه بسیار کمتر دارد و قیمت ها در حال کاهش اند

• محدودیتی برای کوچک بودن دستگاه‌ها دارد

• برای افراد بیشتری قابل دسترسی میباشد

محاسبه کیو بیت (QUBIT)

• همه محاسبات همزمان اتفاق می‌افتند

• در جستجوی دیتابیس (Database) های بزرگ بسیار موثر میباشد

• هزاران برابر سریعتر از یک کمپیوتر سنتی اند

• هنوز تجربی هستند

• فقط برای شرکت های بزرگ قابل دسترسی میباشد

هزینه سالانه تخمین زده‌شده برای محاسبات کوانتومی (میلیون دلار)

سرمایه‌گذاری جهانی کوانتوم (2016)

این ویدئو توضیحات متفاوتی از تأثیرات محاسبات کوانتومی بر تجارت، اطلاعات بیشتر در مورد قطعات کمپیوتر‌ها و برنامه‌های آینده ارائه می‌دهد:

تصاویر موجود در بایت از Steemit تهیه شده است، برای اطلاعات بیشتر به محتوای وبلاگ مراجعه کنید.