Táimid ag cloisteáil faoi ríomhairí chandamach le cúpla bliain ar a laghad. Ach cad é? Cad atá i gceist le ríomhaire chandamach? Sa lá atá inniu tá sé ar fad faoi i bhfocail shimplí.
Quantum ríomhaire Is aireagán é a bhfuil go leor taighdeoirí ag súil leis, agus iad ag súil go mbeidh tionchar dearfach aige ar fhorbairt na heolaíochta. Mar sin féin, tá sé an-deacair a thuiscint conas a oibríonn fisic chandamach. Tá amhras ar roinnt fisiceoirí fiú ar cheart na "ríomhairí chandamach" atá ann faoi láthair a thabhairt mar sin. Is é an constaic is mó maidir le húsáid na ríomhaireachta chandamach ná an líon mór earráidí a mbíonn tionchar ag fiú na hathruithe is lú ar thimpeallacht na meaisíní chandamach. Go dtí seo, níor éirigh linn leas iomlán a bhaint as acmhainneacht giotán chandamach go fóill. Sa lá atá inniu déanfaimid iarracht a fháil amach cad atá speisialta faoi na giotán an-chandamach seo?
An bhfuil ríomhairí chandamach ann?
Is é croílár aon eolaí fíor gan muinín agus seiceáil an t-am ar fad. Chuimhnigh mé ar na focail sin nuair a bhí mé fós i mo mhac léinn. Agus níos mó ná uair amháin rinne sé cinnte de cheart an frása seo. Baineann sé seo freisin le "ríomhairí chandamach". Cén fáth ar luaigh mé ainm na ríomhairí seo? A ligean ar a fháil amach.
Is ábhar an-chasta iad ríomhairí Quantum, ach déanfaidh mé iarracht é a dhéanamh chomh simplí agus is féidir agus labhairt fúthu ar bhealach inrochtana. Fiú sa lá atá inniu ann, is féidir le heolaithe, fisiceoirí agus innealtóirí díospóireacht a dhéanamh ar an gceist shimplí de réir cosúlachta an bhfuil ríomhaire chandamach ann áit éigin ar domhan. "Ach conas, tar éis an tsaoil, cuideachtaí cosúil le IBM brag faoi ríomhairí chandamach!" - d'fhéadfadh duine éigin a rá. Agus beidh sé ceart. Is ceist oscailte fós é cé acu an bhfuil ríomhaire chandamach cruthaithe ag IBM i ndáiríre nó an dtugtar “ríomhaire chandamach” ar a ghléas.
Nuair a iarrann duine de mo chairde orm a mhíniú i bhfocail shimplí an difríocht idir ríomhairí chandamach agus na ríomhairí a bhfuil taithí againn orthu, bainim úsáid as comparáid shimplí de ghnáth. Má tá ár ríomhairí clasaiceach (mar shampla PC, ríomhairí glúine sin fóin chliste) is coinnle iad, ansin is bolgáin solais iad ríomhairí chandamach. Tá cuspóir an dá cheann mar an gcéanna - i gcás lampaí gealbhruthacha agus coinnle, is astú solais é, agus le haghaidh ríomhairí, is le haghaidh ríomhaireachtaí é. Mar sin féin, sa dá chás baintear amach an sprioc go hiomlán difriúil agus tá an toradh difriúil. Go simplí, ní hamháin gur leagan feabhsaithe de ríomhairí nua-aimseartha é ríomhaire chandamach, ní hamháin go bhfuil bolgán solais ach coinneal níos mó. Ní féidir leat bolgán solais a chruthú trí choinnle a dhéanamh níos fearr agus níos fearr. Tá an bolgán solais difriúil teicneolaiocht, bunaithe ar thuiscint eolaíoch níos doimhne. Ar an gcaoi chéanna, is cineál nua feiste é ríomhaire chandamach atá bunaithe ar fhisic chandamach, agus díreach mar a d'athraigh an bolgán solais an tsochaí, is féidir le ríomhairí chandamach difear a dhéanamh ar go leor gnéithe dár saol, lena n-áirítear riachtanais slándála, cúram sláinte, agus fiú an Idirlíon.
Mar sin, má chloímid le comparáid idir ríomhairí le bolgáin solais, ansin níl an chuma ar an "quantum Joseph Swan" (cruthaitheoir an chéad bolgán solais gealbhruthach feidhmiúil), agus go dtí seo tá an eolaíocht ag iarraidh, i bhfocail shimplí, a dhéanamh. "rud éigin dearg agus te" trí sheiceáil, cé mhéad glows sé. Tá eolas againn ar chuid de na bunsraitheanna teoiriciúla maidir le conas a oibríonn ríomhairí chandamach, ach tá constaicí ollmhóra ar a bhforbairt atá fós ag fanacht le réiteach.
Tá ionaid taighde agus cuideachtaí ar fud an domhain ag déanamh tuilleadh tástálacha agus taighde, agus aontaíonn saineolaithe i réimse na fisice chandamach gur léir go n-éireoidh le cruthú meaisíní chandamach atá ag feidhmiú go hiomlán ar féidir linn iad a úsáid chun spriocanna nach féidir a bhaint amach ag an bpointe seo na deicheanna a bhaint amach. de bhlianta.
Creidim, agus aontóidh go leor eolaithe liom, nach bhfuil ainm den sórt sin tuillte ag na meaisíní ar a dtugtar ríomhairí chandamach faoi láthair. Níl an cumas acu ríomhaireachtaí a dhéanamh nó fadhbanna a réiteach nach féidir linn a réiteach ar ghnáthbhealach clasaiceach.
Níl an méid sin dár bhforbairt teicneolaíochta bainte amach againn go fóill go mbeimis in ann meaisín chandamach a chruthú a réiteodh fadhbanna nach bhfuil rochtain ag ríomhairí clasaiceacha orthu faoi láthair. Ar ndóigh, labhraíonn Google nó IBM faoi ríomhanna áirithe nó eile a bheadh deacair a dhéanamh ar bhealach clasaiceach, ach i láthair na huaire níl siad cinnte.
Léigh freisin: Tá fonn ar an tSín spás a iniúchadh freisin. Mar sin, conas atá ag éirí leo?
Cad is candam ann?
Cad is "quantum" ann ar aon nós? Ní réad fisiciúil é. Úsáidtear an téarma "quantum" san fhisic chun cur síos a dhéanamh ar an gcodán is lú de rud éigin. Mar sin is féidir "force quantum", "time quantum" nó "quantum cáithníní" a bheith agat. Ag leanúint leis an gcosán seo, tiocfaimid ar théarmaí mar "fisic chandamach" agus "meicnic chandamach", is é sin, brainsí na heolaíochta ag déileáil leis na hidirghníomhaíochtaí nó na córais is lú is féidir - ag leibhéal na n-adamh agus fiú cuairc aonair.
Agus anois tá an qubit (giotán chandamach) bainte amach againn, is é sin, an "aonad is lú agus doroinnte faisnéise chandamach." Ag an am céanna, tagann muid chuig an gcéad phointe freisin, a insíonn dúinn faoi na cosúlachtaí agus na difríochtaí maidir leis an gcaoi a ndéanann ríomhairí clasaiceacha (ag baint úsáide as giotán) agus ríomhairí chandamach (ag baint úsáide as qubits) ríomhaireachtaí.
I ríomhairí clasaiceacha, stóráiltear gach píosa faisnéise mar sheicheamh cinn agus nialais. Is ríomhaire, consól, fón cliste, a bhraitheann agus a léirmhínítear faisnéis den sórt sin. faire cliste sin teilifís chliste, cosúil leis na hoibríochtaí a dhéantar ar an bhfaisnéis seo. Cibé an bhfuil muid ag féachaint ar ghrianghraif laethanta saoire, ag comhrá le cairde, ag imirt an chluiche is déanaí, nó ag déanamh ríomhanna cripteagrafacha chun cinn, tarlaíonn gach rud i gcóras dénártha áit a bhfuil 0s nó 1s agus gan aon rud eile. Go deimhin, tá sé níos mó cosúil le clasaiceach tá nó níl.
Is léir cé chomh mí-éifeachtach agus atá an córas seo nuair a bhainimid amach a theorainneacha. Agus cibé an rithimid as spás ar ár bhfóin chliste le haghaidh selfie eile nó má tá eolaithe ag iarraidh samhlacha matamaitice a chruthú d’fhorbairt paindéime, is í an fhadhb atá ann go bhfuil an iomarca nialais agus cinn ann, agus na hacmhainní chun iad a stóráil agus an chumhacht chun iad a stóráil. ríomh nach bhfuil siad ar fáil.
Réitíonn Qubit an fhadhb seo. Úsáideann an píosa faisnéise seo airíonna na fisice chandamach a ligeann dó fanacht i bhforshuíomh mar a thugtar air. Is féidir le qubit aon luach idir 0 agus 1 a ghlacadh. Tá airíonna an speictrim iomláin aige agus is féidir luachanna a bheith aige mar 15 faoin gcéad náid agus 85 faoin gcéad a haon. Go teoiriciúil, ligeann sé seo duit i bhfad níos mó faisnéise a shábháil nó ríomhaireachtaí a bhrostú. Ach ag an am céanna, tagann a lán fadhbanna chun cinn atá deacair a rialú agus fiú a thuiscint.
Gné eile de ríomhairí chandamach, a cheadaíonn scálú breise ar chumhacht ríomhaireachta, is ea an úsáid a bhaint as gabháil chandamach. Is stát é seo ina bhfuil dhá chubit ceangailte lena chéile, agus gach uair a bhreathnaímid ar cheann acu, beidh an ceann eile sa riocht céanna. Trí dhul i ngleic is féidir cuibí a ghrúpáil in aonaid níos éifeachtaí fós chun faisnéis a thaifeadadh agus a phróiseáil.
Léigh freisin: Cé hiad biohackers agus cén fáth a sliseanna iad féin go deonach?
Trealamh Quantum
Tá trí phríomhchuid ag ríomhaire chandamach: limistéar chun na qubits a stóráil, modh chun comharthaí a tharchur chuig na cubits, agus ríomhaire clasaiceach chun clár a reáchtáil agus treoracha a sheoladh.
Tá an t-ábhar candamach atá comhdhéanta de chubits íogair agus thar a bheith íogair do thionchair chomhshaoil. I gcás roinnt modhanna stórála qubit, coimeádtar an t-aonad ina bhfuil na qubits ag teocht gar do absalóideach náid chun a gcomhchuibheas a uasmhéadú. Úsáideann cineálacha eile stórála qubit seomra folúis chun creathadh a íoslaghdú agus chun na cubits a chobhsú.
Tá modhanna éagsúla ann chun comharthaí a tharchur chuig cubits, amhail micreathonnta, léasair agus voltas leictreach.
D'fhonn gnáthoibriú ríomhairí chandamach a bhunú, is gá go leor fadhbanna a réiteach. Fadhb mhór le ríomhairí chandamach is ea earráidí a cheartú, agus méadaíonn scálaithe (ag cur níos mó cuabanna) lena minicíocht. Mar gheall ar na teorainneacha seo, tá todhchaí i bhfad i gcéin ag ríomhaire pearsanta chandamach ar do dheasc, ach d’fhéadfadh go mbeadh ríomhairí candamach tráchtála ar fáil go luath amach anseo. A ligean ar labhairt faoi seo níos mine.
Fadhbanna a bhaineann le ríomhairí chandamach
Mar sin féin, tá fadhb ollmhór amháin ag ríomhairí chandamach. Is é sin, tá fadhb mhór ag eolaithe lena n-úsáid, mar, a bhuíochas dá n-airíonna speisialta, tá timpeallacht sách socair ag teastáil ó chubits chun a bheith in ann aon sonraí uathu a léamh go cruinn. Gach, fiú amháin an sárú is lú beidh sé dodhéanta a léamh go cruinn an t-eolas.
I gcás ríomhairí clasaiceacha, bhí ról tábhachtach ag fadhb den chineál céanna san am atá caite, ach inniu tá sé chomh neamhshuntasach go ndéantar dearmad air go minic fiú san eolaíocht acadúil. Táimid ag caint faoi ráta earráide. Is táscaire é a chinneann cén céatadán de ghiotáin nó cubits faisnéise is féidir a thruailliú. Is féidir leis seo tarlú, mar shampla, ag am róvoltais nó suaitheadh eile.
Maidir le feistí clasaiceacha, is ionann an dóchúlacht earráide agus thart ar cheann amháin 1017 giotán I gcás ríomhairí chandamach, tá sé seo fós ar cheann de na céadta. Agus tá sé seo i gcás ina n-oibríonn ríomhairí chandamach sna coinníollacha is iargúlta agus ag teocht -272 céim Celsius, i.e. beagán os cionn absalóideach náid. Scriosann aon luaineachtaí teochta, athruithe sa réimse leictreamaighnéadacha, agus fiú gluaiseacht an ríomh iomlán.
Fadhb eile is ea "éagobhsaíocht" stáit chandamach. Gach uair a thomhaisimid nó a theastaíonn uainn staid chandamach a shuaitheadh, filleann sé ar cheann amháin de dhá shuíomh, náid agus ceann amháin. Sa chás seo, beidh an stát chandamach meath. Tugtar dí-chomhleanúnachas chandamach ar an bpróiseas seo.
Smaoinigh air ar an mbealach seo: is matamaiticeoir oilte é ríomhaire chandamach a dhéanann ríomhaireachtaí casta, agus tá a thorthaí idir 0 agus 1 milliún. Is leanbh sinn, ar a seal, nach dtuigeann ach gur féidir le rud éigin a bheith ró-iomarca nó róbheag. Aon uair a bhféadfadh torthaí difriúla a bheith ag matamaiticeoir, mar shampla 356 nó 670,23, de réir ár dtuiscint ar an domhan rangófaí gach ceann de na torthaí seo mar bheagán (1) nó go leor (846), gan aon difríocht shonrach a shainiú idir an dá cheann. Is é seo an dí-chomhchuibheas chandamach. Is é an t-aon bhealach le ríomh ceart a dhéanamh ná an obair matamaitice a ráthú sula mbeidh sé críochnaithe.
Léigh freisin: Cad a dhéanfaidh Buanseasmhacht agus Intleacht ar Mars?
Cad chuige a úsáidfimid ríomhairí chandamach?
Sa lá atá inniu ann, tá an cheist maidir le cad is féidir ríomhairí chandamach a úsáid, díreach mar a 20 bliain ó shin, cad is féidir smartphone a úsáid. Ar ndóigh, tá roinnt pleananna agus boinn tuisceana ann cheana féin, ach is dócha go mbeidh na treoracha is suimiúla maidir le húsáid qubits soiléir nuair a bheidh ríomhairí chandamach forleathan.
Tá an chripteagrafaíocht ar cheann de na réimsí is mó tóir ina n-úsáidtear ríomhaireacht chandamach go minic. Is é an rud go mbeidh sé ina mhodh chun faisnéis a tharchur ar bhealach an-slán, agus níl an t-urrús bunaithe ar chastacht na bpróiseas ríomhaireachta, ach ar dhlíthe na fisice, rud a thabharfaidh muinín go bhfuil rudaí áirithe dodhéanta go simplí. Agus ag an nóiméad seo beidh sé dodhéanta éisteacht, spy, hack.
Tá slándáil sa chás seo ráthaithe ag airíonna fisiceacha qubits, a scoirfidh, mar a mhínigh mé níos luaithe, de ghnéithe forshuíomh a thaispeáint chomh luath agus a bhreathnaítear iad. Mar sin scriosfaidh aon iarracht an teachtaireacht ionchódaithe a thascradh nó fiú é a chóipeáil.
Féadfaidh ríomhairí Quantum ligean dúinn freisin próisis nádúrtha a thuiscint níos fearr. Léiríonn an "chaos" de superposition i bhfad níos fearr ar an mbealach, mar shampla, sócháin i DNA, agus dá bhrí sin forbairt galair agus éabhlóid. Tá ríomhaireacht chandamach á húsáid cheana féin inniu chun drugaí nua a chruthú.
B'fhéidir go bhfuil ciall le labhairt faoi úsáid ríomhairí chandamach le haghaidh teilea-iompair sonraí. Sea, go beacht an teleportation na sonraí, agus b'fhéidir duine. Beimid in ann faisnéis a theileaistriú ó áit go háit gan é a aistriú go fisiciúil. Fuaimeann sé cosúil le fantaisíocht, ach is féidir, mar is féidir leis an sreabhach seo de cháithníní candamach dul i bhfostú in am agus spás, ionas gur féidir le hathrú i gcáithnín amháin difear do cheann eile, agus cruthaíonn sé seo cainéal le haghaidh teleportation. Tá sé seo léirithe cheana féin i saotharlanna agus d'fhéadfadh sé a bheith mar chuid d'idirlíon chandamach na todhchaí. Níl a leithéid de líonra againn fós, ach tá roinnt eolaithe ag obair ar na féidearthachtaí seo cheana féin, ag ionsamhladh líonra chandamach ar ríomhaire chandamach. Tá prótacail nua suimiúla forbartha agus curtha i bhfeidhm acu cheana féin, amhail teleportation idir úsáideoirí líonra agus aistriú éifeachtach sonraí, agus fiú vótáil slán.
Ba cheart a rá freisin gur cheart ríomhairí chandamach a úsáid chun cásanna éagsúla a insamhlú agus chun teacht ar réitigh ar fhadhbanna, lena n-áirítear cógais agus vacsaíní. Mar shampla, le linn paindéimí ar nós an choróinvíris, nuair is gá roghanna a ríomh agus a ríomh níos tapúla. Anseo is féidir leat an fhéidearthacht samhaltú chandamach a úsáid, nach féidir a dhéanamh ar ríomhaire clasaiceach. Nuair a thagann galar nua chun cinn, tógann an próiseas chun leigheas a fháil thart ar 15 bliana agus d’fhéadfadh costas suas le $2,6 billiún a bheith ann. I roinnt galair, is gá scagadh a dhéanamh trí na milliúin móilíní chun na céadta daoine aonair a bhfuil gealladh fúthu ar dóigh dóibh a bheith ina ndeontóirí a shainaithint. Ansin, le linn na tástála, laghdaítear thart ar 99% de na móilíní de bharr, i measc rudaí eile, míthuiscint iompair agus srianta samplála. Seo an áit a dtiocfadh ríomhairí chandamach chun tosaigh.
Agus níl iontu seo ach cuid de na smaointe iontacha ar cad is féidir a bhaint amach trí úsáid a bhaint as fisic chandamach. Faoi láthair, bainistímid go pointe áirithe a carachtar capricious a tame, ach tá gach forbairt fós ag an leibhéal tosaigh. Tá cruthú fíor-ríomhaire chandamach agus a fheidhmiú mais fós sách fada ar shiúl, ach ní sheasann an dul chun cinn fós. Mar sin, b'fhéidir i thart ar deich mbliana a bheidh tú ag léamh an t-alt seo le cabhair ó ríomhaire chandamach agus beidh tú ag aoibh gháire condescendingly.
Léigh freisin:
Çoch sağ olun, muellimin biz gléasanna cuimhne nua-aimseartha