คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานอย่างไร?

คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำการคำนวณโดยพิจารณาจากความน่าจะเป็นของสถานะของวัตถุก่อนที่จะทำการวัด แทนที่จะเป็นเพียง 1 วินาทีหรือ 0 ซึ่งหมายความว่าคอมพิวเตอร์มีศักยภาพในการประมวลผลข้อมูลได้มากกว่าแบบทวีคูณเมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม

คอมพิวเตอร์คลาสสิกดำเนินการเชิงตรรกะโดยใช้ตำแหน่งที่แน่นอนของสถานะทางกายภาพ โดยปกติแล้วสิ่งเหล่านี้จะเป็นไบนารี่ ซึ่งหมายความว่าการดำเนินการจะขึ้นอยู่กับตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งจากสองตำแหน่ง สถานะเดียว เช่น เปิดหรือปิด ขึ้นหรือลง 1 หรือ 0 เรียกว่า aนิดหน่อย-

ในการคำนวณควอนตัม การดำเนินการจะใช้สถานะควอนตัมของวัตถุเพื่อสร้างสิ่งที่เรียกว่า aควิบิต- สถานะเหล่านี้เป็นคุณสมบัติที่ไม่ได้กำหนดไว้ของวัตถุก่อนที่จะตรวจพบ เช่น การหมุนของอิเล็กตรอน หรือโพลาไรเซชันของโฟตอน

แทนที่จะมีตำแหน่งที่ชัดเจน สถานะควอนตัมที่ไม่ได้วัดเกิดขึ้นใน 'การซ้อนทับ' แบบผสม ซึ่งไม่ต่างจากเหรียญที่หมุนไปในอากาศก่อนที่มันจะตกลงมาในมือของคุณ

การซ้อนทับเหล่านี้สามารถพันกันกับวัตถุอื่นๆ ได้ ซึ่งหมายความว่าผลลัพธ์สุดท้ายจะสัมพันธ์กันทางคณิตศาสตร์ แม้ว่าเราจะยังไม่รู้ว่ามันคืออะไรก็ตาม

คณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนที่อยู่เบื้องหลังสถานะที่ไม่แน่นอนของ 'เหรียญหมุน' ที่พันกันเหล่านี้สามารถเสียบเข้ากับอัลกอริธึมพิเศษเพื่อแก้ไขปัญหาสั้นๆ ที่อาจต้องใช้เวลานานกว่าคอมพิวเตอร์คลาสสิกในการคำนวณ... หากพวกเขาสามารถคำนวณได้เลย

อัลกอริธึมดังกล่าวจะมีประโยชน์ในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน การสร้างรหัสรักษาความปลอดภัยที่ยากต่อการถอดรหัส หรือการทำนายปฏิกิริยาโต้ตอบของอนุภาคหลายรายการในปฏิกิริยาเคมี

ประเภทของคอมพิวเตอร์ควอนตัม

การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้ต้องถือวัตถุไว้ในสถานะซ้อนทับนานพอที่จะดำเนินการกระบวนการต่างๆ กับวัตถุเหล่านั้นได้

น่าเสียดายที่เมื่อการซ้อนทับพบกับวัสดุที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบการวัด มันจะสูญเสียสถานะที่อยู่ระหว่างนั้นในสิ่งที่เรียกว่าความไม่สอดคล้องกันและกลายมาเป็นความคลาสสิกเก่าๆ ที่น่าเบื่อ

อุปกรณ์จำเป็นต้องสามารถป้องกันสถานะควอนตัมจากการแยกส่วนได้ ขณะเดียวกันก็ทำให้อ่านได้ง่าย

กระบวนการต่างๆ กำลังจัดการกับความท้าทายนี้จากมุมที่ต่างกัน ไม่ว่าจะเป็นการใช้กระบวนการควอนตัมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น หรือเพื่อค้นหาวิธีที่ดีกว่าในการตรวจสอบข้อผิดพลาด

อำนาจสูงสุดของคอมพิวเตอร์ควอนตัม

ในขณะนี้ เทคโนโลยีคลาสสิกสามารถจัดการงานใดๆ ก็ตามที่ส่งไปยังคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้ อำนาจสูงสุดของควอนตัมอธิบายถึงความสามารถของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่จะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก

บริษัทบางแห่ง เช่น IBM และ Googleอ้างว่าเราอาจอยู่ใกล้กันในขณะที่พวกเขายังคงอัดคิวบิตเพิ่มขึ้นและสร้างอุปกรณ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น

ไม่ใช่ทุกคนที่จะเชื่อว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมคุ้มค่ากับความพยายาม นักคณิตศาสตร์บางคนเชื่อว่ามีอุปสรรคซึ่งแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเอาชนะ ส่งผลให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมอยู่ไกลเกินเอื้อมตลอดไป

เวลาจะบอกได้ว่าใครถูก

บทความตามหัวข้อทั้งหมดถูกกำหนดโดยผู้ตรวจสอบข้อเท็จจริงว่ามีความถูกต้องและเกี่ยวข้อง ณ เวลาที่เผยแพร่ ข้อความและรูปภาพอาจมีการเปลี่ยนแปลง ลบ หรือเพิ่มเป็นการตัดสินใจของบรรณาธิการเพื่อให้ข้อมูลเป็นปัจจุบัน