تطورت أجهزة الكمبيوتر في العقود الأخيرة بسرعة كبيرة. في الواقع ، على ذكرى جيل واحد ، ذهبوا من أنبوب ضخم ، تحتل غرف ضخمة لأقراص مصغرة. زادت الذاكرة والسرعة بسرعة. لكن اللحظة جاءت عندما ظهرت مهام تجاوزت قوة أجهزة الكمبيوتر الحديثة فائقة القوة.
ما هو الحاسوب الكمومي؟
وقد أجبر ظهور مهام جديدة خارجة عن سيطرة أجهزة الكمبيوتر العادية ، للبحث عن فرص جديدة. وبديلًا عن أجهزة الكمبيوتر التقليدية ، ظهر الكم. الحاسوب الكمومي هو تقنية حاسوبية ، أساس العمل ، الذي يقوم على عناصر ميكانيكا الكم. تم صياغة الأحكام الرئيسية لميكانيكا الكم في بداية القرن الماضي. سمح مظهره بحل العديد من مشاكل الفيزياء التي لم تجد حلاً في الفيزياء الكلاسيكية.
على الرغم من أن نظرية الكونتا تحسب بالفعل القرن الثاني ، إلا أنها تظل مفهومة فقط لدائرة ضيقة من المتخصصين. ولكن هناك نتائج حقيقية لميكانيكا الكم ، التي اعتدنا عليها بالفعل - تكنولوجيا الليزر ، التصوير المقطعي. وفي نهاية القرن الماضي ، طور الفيزيائي السوفييتي يو مانين نظرية الحساب الكمومي. بعد مرور خمس سنوات ، كشف ديفيد دويتش النقاب عن فكرة آلة الكم.
هل يوجد حاسوب كمومي؟
لكن تجسيد الأفكار لم يكن بهذه البساطة. بشكل دوري ، هناك تقارير تفيد بإنشاء كمبيوتر كمومي آخر. تم تطوير هذه التكنولوجيا الكمبيوتر من قبل عمالقة في مجال تكنولوجيا المعلومات:
- D-Wave هي شركة من كندا ، والتي كانت أول من أطلق إنتاج أجهزة الكومبيوتر العاملة. ومع ذلك ، يناقش المتخصصون ما إذا كانت أجهزة الكمبيوتر هذه حواسب كمومية فعلاً وما هي المزايا التي يقدمونها.
- قامت شركة IBM - بإنشاء حاسوب كمومي ، وفتحه لمستخدمي الإنترنت لإجراء التجارب باستخدام الخوارزميات الكمية. بحلول عام 2025 تخطط الشركة لإنشاء نموذج قادر على حل المشاكل العملية بالفعل.
- أعلنت شركة جوجل - عن إطلاق هذا العام لجهاز كمبيوتر قادر على إثبات تفوق أجهزة الكومبيوتر على أجهزة الكمبيوتر التقليدية.
- في مايو 2017 ، قال العلماء الصينيون في شانغهاي إن أقوى حاسوب كمومي في العالم تم إنشاؤه ، متجاوزًا نظائرها في تكرار معالجة الإشارات بمعدل 24 مرة.
- في يوليو عام 2017 ، في مؤتمر موسكو حول تقنيات الكم ، تم الإعلان عن إنشاء كمبيوتر كمبيتي يبلغ 51 بت.
ما هو الفرق بين الكمبيوتر الكمومي والكمبيوتر العادي؟
الاختلاف الأساسي لجهاز كمبيوتر كمومي في نهج عملية الحساب.
- في المعالجات التقليدية ، تعتمد جميع الحسابات على البتات الموجودة في حالتين 1 أو 0. وهذا يعني أن كل العمل يتم تقليله لتحليل كمية هائلة من البيانات للامتثال للشروط المحددة. يعتمد الحاسوب الكمومي على الكوبتز (البتات الكمومية). ميزتها هي القدرة على أن تكون في الحالة 1 ، 0 ، وأيضاً في نفس الوقت 1 و 0.
- يتم زيادة قدرات الحاسوب الكمومي بشكل كبير ، حيث لا توجد حاجة للبحث عن الإجابة الصحيحة بين المجموعة. في هذه الحالة ، يتم اختيار الإجابة من المتغيرات المتوفرة بالفعل مع احتمال معين من المراسلات.
ما هو الحاسوب الكمومي؟
إن مبدأ حاسوب كمومي ، مبني على اختيار الحل ذي الاحتمالية الكافية والقدرة على إيجاد مثل هذا الحل عدة مرات أسرع من الحواسيب الحديثة ، يحدد الغرض من استخدامه. بادئ ذي بدء ، فإن ظهور هذا النوع من تكنولوجيا الكمبيوتر يقلق مصفري التشفير. ويرجع ذلك إلى قدرة جهاز كمبيوتر كمّي على حساب كلمات المرور بسهولة. لذا ، فإن أقوى حاسوب كمومي ، تم إنشاؤه بواسطة علماء روسيين أمريكيين ، قادر على الحصول على مفاتيح لأنظمة التشفير الحالية.
هناك أيضًا مهام تطبيقية أكثر فائدة للحواسيب الكمومية ، وترتبط بسلوك الجسيمات الأولية ، وعلم الوراثة ، والرعاية الصحية ، والأسواق المالية ، وحماية الشبكات من الفيروسات ، والذكاء الاصطناعي ، والكثير غيرها التي لا تستطيع الحاسبات العادية حلها.
كيف يتم ترتيب الكمبيوتر الكمومي؟
ويستند بناء الحاسوب الكمومي على استخدام qubits. كأداء مادي من qubits المستخدمة حاليا:
- حلقات من الموصلات الفائقة مع وصلات ، مع تيار متعدد الاتجاهات ؛
- الذرات الفردية ، تحت تأثير أشعة الليزر.
- الأيونات.
- الفوتونات.
- ويجري تطوير المتغيرات من استخدام البلورات النانوية لأشباه الموصلات.
الكمبيوتر الكم - مبدأ التشغيل
إذا كان هناك يقين مع جهاز كمبيوتر كلاسيكي في العمل ، فمن الصعب الإجابة عن كيفية عمل الكمبيوتر الكمومي. يعتمد وصف تشغيل الكمبيوتر الكمومي على جملتين غير مفهومة:
- مبدأ التراكب هو مسألة qubits قادرة على أن تكون في الوقت نفسه في الموقفين 1 و 0. وهذا يسمح بإجراء العديد من الحسابات في وقت واحد ، بدلا من فرز الخيارات ، مما يعطي مكسبًا كبيرًا في الوقت المناسب ؛
- التشابك الكمي هو ظاهرة لاحظها آينشتاين ، وهو الترابط بين جسيمتين. بكلمات بسيطة ، إذا كانت إحدى الجسيمات تحتوي على هليومية موجبة ، فإن الثانية تأخذ على الفور هليكوبتر إيجابية. تحدث هذه العلاقة بغض النظر عن المسافة.
من اخترع الكمبيوتر الكمومي؟
تم شرح أساس الميكانيك الكمومي في بداية القرن الماضي ، كافتراض. يرتبط تطورها مع علماء الفيزياء اللامعين مثل ماكس بلانك ، آينشتاين ، بول ديراك. في عام 1980 ، اقترح أنتونوف فكرة إمكانية الحساب الكمومي. وبعد عام ، صاغ ريتشارد فاينمان نظرياً أول كمبيوتر كمومي.
الآن إنشاء أجهزة كمبيوتر كمومية في مرحلة التطوير وحتى يصعب تخيل ما يمكن للكمبيوتر الكمومي القيام به. لكن من الواضح تماما أن إتقان هذا الاتجاه سيجلب للناس العديد من الاكتشافات الجديدة في جميع مجالات العلوم ، وسيسمح لنا بالنظر إلى العالم الصغير والكلي ، لمعرفة المزيد عن طبيعة العقل ، وعلم الوراثة.