ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัม
คอมพิวเตอร์ควอนตัมแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงขั้นพื้นฐานในวิธีที่เราประมวลผลข้อมูล ในขณะที่คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมทํางานกับบิต (0 หรือ 1) คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ คิวบิต (ควอนตัมบิต), ซึ่งสามารถมีอยู่ในหลายรัฐพร้อมกัน ความสามารถในการปฏิวัตินี้สัญญาว่าจะแก้ปัญหาที่ซับซ้อนซึ่งจะใช้เวลานับล้านปีกับเครื่องจักรทั่วไป
Google Quantum
เทคโนโลยีนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น โดยบริษัทต่างๆ เช่น IBM, Google และ D-Wave เป็นผู้นําในการพัฒนา การลงทุนขนาดใหญ่ทั่วโลกบ่งชี้ว่าการประมวลผลควอนตัมจะเปลี่ยนภาคส่วนต่างๆ เช่น การเข้ารหัส การแพทย์ ปัญญาประดิษฐ์ และการค้นพบวัสดุในปีต่อๆ ไป
หลักการพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม
การซ้อนทับควอนตัม
หนึ่งในแนวคิดหลักคือ การซ้อนทับในขณะที่บิตคลาสสิกเป็น 0 หรือ 1 คิวบิตสามารถเป็น 0, 1 หรือทั้งสองอย่างพร้อมกันจนกว่าจะวัดได้ ลองนึกภาพข้อมูลควอนตัมที่อยู่บนใบหน้าทั้งหมดในคราวเดียวจนกว่าจะสังเกต
ความจุนี้เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ: 2 คิวบิตสามารถแทนได้ 4 สถานะ, 3 คิวบิตแทน 8 สถานะ และในทางทฤษฎี 300 คิวบิตสามารถแทนสถานะได้มากกว่าอะตอมในจักรวาลที่สังเกตได้
ควอนตัมพัวพัน
O พัวพัน มันเกิดขึ้นเมื่อ qubits สัมพันธ์กันในลักษณะที่สถานะของหนึ่งมีผลต่ออีกทันทีโดยไม่คํานึงถึงระยะทาง การเชื่อมต่อที่ลึกนี้ทําให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถประมวลผลข้อมูลในลักษณะบูรณาการและมีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง
หากไม่มีการพัวพัน คิวบิตจะทําหน้าที่เป็นบิตอิสระ ด้วยการพัวพัน คอมพิวเตอร์จะเข้าถึงความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนซึ่งสร้างพลังการคํานวณพิเศษสําหรับปัญหาเฉพาะ
การรบกวนควอนตัม
A การรบกวน โดยจะขยายความน่าจะเป็นของวิธีแก้ปัญหาที่ถูกต้องในขณะที่ยกเลิกคําตอบที่ไม่ถูกต้อง ซึ่งจะเพิ่มโอกาสในการค้นหาคําตอบที่ถูกต้องอย่างมากเมื่อวัดผลลัพธ์สุดท้าย
พวกเขาแตกต่างจากคอมพิวเตอร์คลาสสิกอย่างไร
คอมพิวเตอร์คลาสสิกประมวลผลข้อมูลตามลําดับหรือขนานกันอย่างจํากัด ตามกฎของตรรกะบูลีน โปรเซสเซอร์ 64 บิตสามารถประมวลผลได้ 264 สถานะเป็นไปได้แต่ไม่พร้อมกัน คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มี 64 คิวบิตสามารถประมวลผลได้ 2 ในทางทฤษฎี64 รัฐขนานกันเต็มที่
ความเร็วไม่ใช่ความแตกต่างเพียงอย่างเดียว แนวทางอัลกอริทึม อัลกอริธึมควอนตัมเช่น Shor (การแยกตัวประกอบจํานวนมาก) และ Grover (การค้นหาฐาน) ใช้ประโยชน์จากการซ้อนทับและการรบกวนเพื่อให้มีประสิทธิภาพเหนือกว่าการเทียบเท่าแบบคลาสสิกอย่างมาก
มีจุดวิกฤติ: คอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่ได้เป็นเพียงเร็วขึ้นสําหรับทุกสิ่ง สําหรับงานในชีวิตประจําวันเช่นการท่องเว็บหรือการแก้ไขข้อความคอมพิวเตอร์คลาสสิกยังคงใช้งานได้จริง คอมพิวเตอร์ควอนตัมส่องแสงในปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่เฉพาะเจาะจงและการเพิ่มประสิทธิภาพที่ซับซ้อน
เทคโนโลยีการใช้งานทางกายภาพ
คิวบิตตัวนํายิ่งยวด
วิธีการที่สมบูรณ์ที่สุดที่ใช้ในปัจจุบันโดย IBM และ Google วงจรตัวนํายิ่งยวดขนาดเล็กที่เย็นลงจนใกล้อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ (-273°C) จะสร้างคิวบิต
