Kuantum Bilişim Dünyayı Nasıl Değiştirebilir?

Kuantum fiziği hayatımızı şimdiden önemli ölçüde etkiledi. Lazerin ve transistörün icatları aslında kuantum teorisinin bir sonucudur - ve bu bileşenlerin her ikisi de Bugün etraftaki her elektronik cihazın temel yapı taşı, tanık olduğunuz şey temelde "kuantum mekaniği". aksiyon".

Bunu söyledikten sonra, kuantum endüstrisi, kuantum dünyasından gelen gerçek gücü kullanmak için önemli çabalar sarf edildiğinden, bilgisayar dünyasında devrim yaratmaya hazırlanıyor. Kuantum bilişim, güvenlik, sağlık, enerji ve hatta eğlence endüstrisi gibi çeşitli sektörlerde uygulama bulabilir.

Kuantum vs. Klasik Bilgisayarlar

Kuantum teorisinin tarihi bir asırdan fazladır. Bununla birlikte, mevcut kuantum vızıltı, belirsizliği, bir kuantum parçacıklarının doğal özelliği, kuantumu gerçekleştirmek için güçlü bir silah olarak hizmet edebilir. potansiyel.

Teorinin belirttiği gibi, bireysel kuantum parçacıklarının (yani elektronlar veya fotonlar) her bir özelliğini bilmek görünüşte imkansız. İstediğiniz hedefe ulaşırken sizin için hareketinizin hızını, konumunu ve yönünü tam olarak tahmin edebilen klasik bir GPS örneğini düşünün.

Bununla birlikte, kuantum fiziği yasaları bunu yapmanıza izin vermediğinden, bir kuantum GPS, bir kuantum parçacığı için yukarıdaki tüm özellikleri tam olarak belirleyemez. Bu, kuantum dünyasında klasik kesinlik dilinden ziyade olasılıklı bir dile yol açar.

Bu durumda, olasılıksal dil, kuantumun farklı özelliklerine olasılıklar atamayı ima eder. ile ifade edilmesi zor görünen hız, konum ve hareket yönü gibi parçacıklar kesinlik. Kuantum parçacıklarının bu olasılıklı doğası, zamanın herhangi bir anında her şeyin ve her şeyin olmasına izin veren bir olasılığa yol açar.

Hesaplamanın ışığında, kübitler (kuantum bitleri) olarak temsil edilen ikili 0'lar ve 1'ler, herhangi bir anda 1 veya 0 olma özelliğine sahiptir.

Klasik makinelerde 0'lar ve 1'ler anahtar ve devrelerin farklı anlarda açılıp kapanmasına bağlı olduğundan yukarıdaki gösterim ağızda acı bir tat bırakır. Bu nedenle, tam durumlarını (yani açık veya kapalı) bilmemek, bilgi işlem bağlamında mantıklı görünmez.

Gerçek anlamda hesaplama hatalarına neden olabilir. Bununla birlikte, kuantum dünyasında bilgi işleme, kuantum belirsizliği kavramına dayanır - burada 0 ve 1'in "süperpozisyonu" bir hata değil, bir özelliktir. Daha hızlı veri işlemeye izin verir ve daha hızlı iletişimi kolaylaştırır.

Devamını oku: Optik Kuantum Bilgisayarları Nasıl Çalışır?

Kuantum Hesaplamanın Zirvesinde

Kuantum teorisinin olasılıksal özelliğinin sonucu, kuantum bilgisinin kesin olarak kopyalanmasının görünüşte imkansız olmasıdır. Güvenlik açısından, bu önemlidir, çünkü kuantum anahtarlarını kopyalamak ve mesaj göndermek için kuantum anahtarlarını kopyalamak isteyen siber suçlular, kuantum bilgisayarlara erişim sağlasalar bile sonunda başarısız olur.

Burada, bu tür üst düzey şifrelemenin (yani, gizli verileri veya anahtarları, yetkisiz erişimi engelleyen bir kod), bugün kullanılan matematiksel olarak yazılmış algoritmaların değil, fizik yasalarının bir sonucudur. Matematiksel şifrelemeler, güçlü bilgisayarların yardımıyla kırılabilir, ancak kuantum şifrelemeyi kırmak, fiziğin temel yasalarını yeniden yazmayı gerektirir.

Kuantum şifreleme, mevcut şifreleme tekniklerinden farklı olduğu gibi, kuantum bilgisayarlar da klasik olanlardan çok temel düzeyde farklıdır. Bir araba ve bir öküz arabası analojisini düşünün. Burada bir araba, sizi muadili ile karşılaştırıldığında hızlı bir şekilde istenen hedefe ulaştıran belirli fizik yasalarına uyar. Aynı felsefe bir kuantum bilgisayar ve klasik bir bilgisayar için de geçerlidir.

Bir kuantum bilgisayar, hesaplamaları gerçekleştirmek ve verileri benzersiz bir şekilde işlemek için kuantum fiziğinin olasılıksal yapısından yararlanır. Bilgisayar görevlerini çok daha hızlı bir şekilde gerçekleştirebilir ve ayrıca kuantum ışınlama gibi geleneksel olarak imkansız kavramlara sıçrayabilir. Bu veri iletimi şekli, geleceğin interneti, yani kuantum interneti için yol açabilir.

Bir Kuantum Bilgisayarı Bugün Ne İçin Kullanılabilir?

Kuantum bilgisayarlar, Ar-Ge organizasyonları, devlet yetkilileri ve akademik çevreler için faydalı olabilir. kurumlar, mevcut bilgisayarların zor bulduğu karmaşık sorunları çözmede yardımcı olabilecekleri için uğraşmak.

Önemli bir uygulama, ilaç geliştirmede olabilir, burada sorunsuz bir şekilde simüle edebilir ve kimyasalları ve molekülleri, moleküller kuantum ile aynı kuantum fiziği yasalarında işlev gördüğü için analiz eder. bilgisayarlar. Ayrıca, en hızlı süper bilgisayarlar bugün hedefe ulaşamadığı için etkili kuantum kimyası simülasyonu mümkün olabilir.

Ayrıca kuantum bilgisayarlar, karmaşık optimizasyon problemlerini çözebilir ve sıralanmamış verilerin hızlı aranmasına yardımcı olabilir. Bu konuda, dinamik görünen iklim, sağlık veya finansal verileri sıralamaktan lojistik veya trafik akışını optimize etmeye kadar çok sayıda uygulama vardır.

Kuantum bilgisayarlar, makine öğrenimi sorunları gibi verilerdeki kalıpları tanımada da iyidir. Ek olarak, kuantum bilgisayarlar, hava tahmini gibi geleceği tahmin etmek için modeller geliştirmede çok önemli bir rol oynayabilir.

Kuantum Geleceğine Hazırlanmak

Kuantum geleceği için yarış ön plana çıkarken, yatırımcılar ve devlet kurumları kuantum Ar-Ge'sine milyarlarca dolar harcıyor. Uydu tabanlı kuantum anahtar dağıtımını kullanan küresel bir iletişim ağı, daha fazla gelişme için yolu belirleyen halihazırda uygulandı.

Google, Amazon, Microsoft, IBM ve diğerleri gibi şirketler, donanım ve yazılım gibi kuantum hesaplama kaynaklarının geliştirilmesine büyük yatırımlar yapıyor.

Göre EvrenÇin'deki bir araştırma ekibi, karmaşık bir hesaplamayı tamamlayan bir kuantum bilgisayar inşa etti. klasik bir bilgisayar için en az 8 yıl veya daha fazla sürecek olan 60 dakikadan biraz fazla tamamlayınız.

Son iki yılda meydana gelen kuantum hesaplama gelişmelerinin bir özetidir. Bilim camiasının sonunda, kuantum hesaplamanın zor olduğu, bulunması zor “kuantum avantajını” elde ettiğine inanılıyor. klasik hesaplamanın kelimenin tam anlamıyla kavramak için pratik olmayan zaman alabileceği en karmaşık sorunu çözebilecek bir konumda.

Kuantum kilometre taşına ilk olarak Google tarafından 2019'da ulaşıldı hesaplamaları yapmak için akımı kullanan kübitleri kullandıkları yer. Daha sonra 2020'de Çinli ekip, süreci hızlandırmak için fotonik kübitler kullandı. Şimdi 2021'de başka bir Çinli ekip (Şanghay'daki Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nde Jian-Wei Pan liderliğindeki) Google'ı tekrar geride bıraktı.

İçinde ön baskı sunucusu ArXiv'de yayınlanan bir araştırma makalesi, katkıda bulunan araştırma ekibi, 66 kübitten oluşan Zuchongzhi adlı bir kuantum işlemcide süper iletken kübitler kullandıkları kuantum avantajı için bulgularını ortaya koydu. Ekip, Zuchongzhi'nin bilgisayarların gücünü test etmeyi amaçlayan bir hesaplama problemini çözmek için 56 kübiti manipüle edebildiğini gösterdi.

Belirsizliği Kucaklamak

Son beş yılda kuantum teknolojisi dünyasındaki hızlı gelişme oldukça heyecan vericiydi. Göre Kuantum Günlük, kuantum endüstrisinin 2030'un sonuna kadar milyarlarca dolarlık bir değerlemeye sahip olması bekleniyor. Bu kadar büyük ölçekli dağıtımdan önce üstesinden gelinmesi gereken çeşitli pratik zorluklar olsa da, gelecek parlak görünüyor.

Neyse ki, kuantum teorisi “öngörülemezliğin” daha parlak tarafına ışık tutuyor. Teoriye göre, iki kübit, her kübitin kalma olasılığı ile birbiriyle kilitlenebilir. bireysel olarak belirlenmemiştir, ancak bir birim olarak bakıldığında diğeriyle senkronizedir - bu, her ikisinin de 0 veya 1.

Bu bireysel öngörülemezlik ve birleşik kesinlik, günümüzde çoğu kuantum hesaplama algoritması için kullanışlı bir araç olan "dolanıklık" olarak adlandırılır. Bu nedenle, belirsizliği ihtiyatlı bir şekilde ele alan kuruluşlar, kuantum geleceğini kucaklamak için forma girebilirler.

Nanobilgisayar: Bilgisayarlar Gerçekten Mikroskobik Olabilir mi?

Bilgisayarlar küçülüyor, ancak çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olacaklar mı?

Sonrakini Oku

Yazar hakkında

Tüm Hikayeyi Okumak için Genişletin