WTF Sigurado Qubits? Ang Mga Bago at Zeroes ng Quantum Computing ay Maraming Bagay-minsan

Ang mga Qubit ay nakakakuha ng higit at higit na pansin sa mga araw na ito. Maaaring narinig mo ang mga ito at, kung mayroon ka, marahil alam mo na mayroon ka isang bagay na gawin sa mga computer. Ano, eksakto, ang kailangan nilang gawin sa mga computer ay nakalilito kaya, bago kami sumisid tuwid, hayaan makuha ang aming kolektibong ulo sa paligid ng ideya ng quantum computing. Sa mekanika ng quantum, ang mga sistema ay maaaring magpakita ng mga kakaibang pag-uugali. Kabilang sa mga ito ay superposisyon, kapag ang isang maliit na butil ay sa dalawang lugar nang sabay-sabay, at gusot, kapag ang pag-uugali ng isang maliit na butil ay nakakaapekto sa pag-uugali ng iba, mas malayong mga particle. Ang mga ito ay hindi phenomena napansin namin sa aming araw-araw na buhay, na kung saan ay kung bakit hindi namin mag-alala tungkol sa mga aso na nakaupo sa pusa o alinman sa isa sa kanila pagkuha sa isang pantry tatlong estado sa paglipas. Ang paraan ng paggawa namin ng mga computer sa ngayon ay batay sa mga materyales na tinatawag na mga transistors - mga semiconductors na nakikipag-ugnayan at nagpapalawak ng mga electronic na signal - at hindi nila maaaring samantalahin ang mga estado ng kabuuan. Iba't ibang mga kuwantum na computer.

Ngunit kung nagtayo ka ng isang computer na iyon ginawa direktang haharapin ang phenomena ng kabuuan, ang iyong mga electronic na aparato ay maaaring gawin mahirap na paniwalaan bagay. Ang mga ganitong uri ng mga computer ay maaaring gumana sa hindi kapani-paniwala bilis; salain sa mga troso ng data sa mga segundo lamang. Sa core ng paggawa ng gawaing ito ay nagbabago ang katangian ng data. Sa kasalukuyan, ang data ay naka-encode sa mga binary na digit na tinatawag naming mga bits, na umiiral lamang bilang alinman sa isa sa dalawang mga estado lamang. Ngunit kung nakakita ka ng isang paraan upang gumawa ng mga bits quantum - iyon ay, umiiral sa maraming mga estado nang sabay-sabay - sa halip ay magiging kuwantum bits, o "qubits."

Ang isang qubit ay partikular na gumagana sa pamamagitan ng pagkuha ng bentahe ng superposisyon at pagkakaroon ng kakayahan na maging hindi lamang isa sa dalawang magkakaibang estado, ngunit sabay na maging pareho estado. Ito ay tulad ng liwanag na lumipat na pareho sa at off (isang angkop na talinghaga kapag isinasaalang-alang mo na ang mga qubit ay batay sa partikular na polarizations ng photons). Iyon ay kakaiba para sa amin sa totoong mundo upang isipin ang tungkol sa, ngunit sa mundo ng physics kabuuan, ito ay hindi kakaiba sa lahat.

Nagpapakita rin ang Qubits ng kabuuan ng kabuuan dahil maaari silang kumilos nang sabay-sabay - lalo na pagtulong upang mapabilis ang mga proseso na hinihimok ng data. Ang isang computer na tumatakbo ay maaaring gumawa ng dalawang bagay nang sabay-sabay o, higit pa sa punto, tumakbo sa pamamagitan ng isang proseso ng maramihang mga hakbang sa isang pagkakataon.

Halimbawa, sabihin nating mayroon kang isang device na dumadaan sa isang malalim na data - tulad ng mga numero ng telepono ng lahat ng tao sa buong mundo - at pag-oorganisa at pag-aaral ng bawat entry. Ang isang quantum computer na batay sa qubits ay maaaring magawa ang ganoong gawain nang mas mabilis dahil ang data ay hindi kailangang maayos sa pamamagitan ng isa-isa. Dahil ang data ay maaaring tumagal sa maraming mga estado, maaari itong maproseso nang mas mabilis.

Ang kuwantum ng computing mismo ay nag-aalis, ngunit ang pagkuha ng qubits sa trabaho ay isang mas mahirap na pagsisikap. Nagkaroon ng isang masusukat na hanay ng mga tagumpay sa huling dekada. Noong 2013, inilunsad ng Google ang Quantum Artificial Intelligence Lab sa pakikipagtulungan sa NASA, at matagumpay na binuo ang isang 512-qubit D-Wave quantum computer. Lamang sa nakalipas na buwan, ang mga mananaliksik ay lutasin ang mga problema na hindering ang pagpapaunlad ng optical qubits; at ang iba ay nagbukas ng matagumpay na pagsubok ng isang bagay na tinatawag na isang "qutrit" - na maaaring umiiral sa hindi dalawa, ngunit tatlo iba't ibang mga superimposed na estado.

Makakaapekto ba ang alinman sa mga ito sa paraan ng interface namin sa teknolohiya ng mass market? Malamang, ngunit may maliit na praktikal na halaga sa kaalaman ng qubit - na hindi nauunawaan ang mga pangyayari sa kung ano ang darating sa hindi masyadong malayong hinaharap.