Kthehu në të Ardhmen: Rishikimi i Kompjuterimit Kuantik 25 vjet më vonë

Më shumë se 25 vjet më parë, rreth vitit 1999, unë shkrova një artikull mbi të ardhmen e informatikës kuantike, i cili u botua në seksionin shkencor të një gazete të shtypur në Argjentinë.

Mund të përdorni artikullin origjinal këtu (në spanjisht) dhe të shikoni një përkthim automatik duke ndjekur këtë lidhje .

Artikulli im ishte mjaft spekulativ në atë kohë.

Informatika kuantike ka fituar tërheqje dhe rëndësi të konsiderueshme në diskutimet e teknologjisë sot.

TL;DR: Unë do të shpjegoj kompjuterin kuantik në pesë nivele për audienca të ndryshme.

Fëmija

Një kompjuter kuantik është si një kuti magjike super e zgjuar.

Në vend të përdorimit të bitave normalë si kompjuterët e zakonshëm , ai përdor pjesë të veçanta magjike të quajtura qubit .

Këto kubit mund të bëjnë më shumë mashtrime sesa bit normalë.

Imagjinoni se jeni duke luajtur me një majë rrotulluese. Një kubit është si një majë rrotulluese që mund të bëjë shumë hile në të njëjtën kohë.

Këta kompjuterë magjikë një ditë mund të ndihmojnë në zgjidhjen e enigmave të pamundura prej 100000 copë.

Adoleshenti

Foto që mund të luani me blloqe të veçanta ndërtimi të përdorura në shumë vende njëkohësisht.

Kompjuterët kuantikë përdorin diçka të ngjashme të quajtur qubit.

Mendoni për një monedhë magjike që mund të jetë koka dhe bishti në të njëjtën kohë!

Një kubit mund të jetë 0, 1 ose të dyja, si monedha që rrotullohet në ajër. Të gjitha përnjëherë.

Kjo i lejon kompjuterët kuantikë të eksplorojnë shumë mundësi në të njëjtën kohë.

Kompjuterët kuantikë janë të fuqishëm sepse mund të thyejnë kodet sekrete si fjalëkalimet personale.

Është si të kesh një kalkulator super të fuqishëm që mund të zgjidhë enigmat vërtet të vështira shumë më shpejt se kompjuterët e zakonshëm.

Student i Kolegjit

Një kompjuter kuantik punon duke përdorur parimet e mekanikës kuantike ).

Në vend të biteve klasike, ju përdorni kubit, të cilët ekzistojnë në një gjendje të mbivendosjes kuantike .

Çdo kubit mund të përfaqësojë 0 dhe 1 njëkohësisht, duke mundësuar llogaritje paralele masive.

Ju mund të mendoni për macen e Schrödinger - një eksperiment i famshëm mendimi ku një mace mund të jetë e gjallë dhe e vdekur në të njëjtën kohë.

Kubitët punojnë në mënyrë të ngjashme duke qenë në gjendje të shumta njëkohësisht.

Kompjuterët kuantikë mund të faktorizojnë numra të mëdhenj në mënyrë eksponenciale më shpejt se kompjuterët klasikë që thyejnë çelësat publikë dhe privatë në lidhjet e enkriptuara të internetit.

Kjo aftësi kërcënon kriptografinë tradicionale dhe zinxhirët bllokues që mbështeten në vështirësinë e faktorizimit.

Studiuesit gjithashtu eksplorojnë implikimet e informatikës kuantike në teoritë e shumëverseteve, pasi kubitët me sa duket llogaritin në shumë realitete.

Kohët e fundit, Google pretendoi se një kompjuter kuantik arriti "supremaci kuantike" , duke zgjidhur një problem që kompjuterët klasikë nuk mund ta trajtonin në një afat kohor të arsyeshëm.

Një studim i Natyrës gjithashtu theksoi materiale të reja kuantike për të stabilizuar kubitët.

Pjesa e çuditshme është se këto grimca mund të sugjerojnë se shumë realitete të ndryshme ekzistojnë në të njëjtën kohë, si universet paralele në filmat fantashkencë!

Student i diplomuar

Llogaritja kuantike shfrytëzon fenomene kuantike si superpozicioni, ngatërrimi dhe ndërhyrja.

Ndërsa bitët klasikë janë binare, kubitët përdorin mbivendosje kuantike për të përfaqësuar disa gjendje në të njëjtën kohë.

Ngatërrimi kuantik siguron që kubitët të mbeten të ndërlidhur, edhe në distancë, duke mundësuar algoritme shumë efikase.

Ju mund të përdorni portat kuantike për të manipuluar kubitët, duke ju mundësuar të krijoni qarqe kuantike për të ekzekutuar algoritme kuantike.

Algoritmi i Shor mundëson faktorizimin në kohë polinom të numrave të plotë, duke kërcënuar drejtpërdrejt kriptografinë RSA dhe duke zgjidhur problemin P vs NP .

Në mënyrë të ngjashme, algoritmi i Grover ofron përshpejtime kuadratike për problemet e kërkimit të pastrukturuara.

Këto përparime nxisin shqetësimet për sigurimin e sistemeve dixhitale kundër kërcënimeve kuantike.

Spekulimet e shumëverseteve lindin sepse kubitët në mbivendosje mund të ndërveprojnë me realitete të tjera, siç supozohet në Interpretimin e Shumë-Worlds të Hugh Everett.

Ndërkohë, interpretimi i Kopenhagës sugjeron që sjellja kuantike shembet në një rezultat të vetëm kur e matni atë.

Hulumtimi i Google demonstroi supremacinë kuantike (më vonë u quajt përparësi kuantike) duke zgjidhur një detyrë llogaritëse në sekonda që do t'u merrte superkompjuterëve klasikë mijëra vjet.

Ekspert

Llogaritja kuantike shtyn parimet e mbivendosjes kuantike, ndërthurjes dhe evolucionit unitar për të përpunuar informacionin.

Kubitët tejkalojnë portat logjike klasike duke koduar informacionin në një hapësirë shumëdimensionale Hilbert , duke mundësuar një hapësirë gjendjeje eksponenciale.

Algoritmet si algoritmi i Shor zbërthejnë numra të plotë gjysmë të parë në kohë polinomiale, duke dëmtuar kriptosistemet si RSA dhe ECC.

Algoritmi i Grover demonstron optimizim kuadratik për detyrat e kërkimit, duke përfaqësuar një klasë kryesore të avantazhit kuantik.

Interpretimet e mekanikës kuantike që mbështesin këto sisteme ndryshojnë: Interpretimi i Kopenhagës postulon kolapsin e funksionit valor gjatë matjes.

Interpretimi i shumë botëve sugjeron që rezultatet llogaritëse shtrihen në universe paralele derisa vëzhgimi t'i shembet në një.

Kjo nxit debatet mbi paralelizmin kuantik në të gjitha shtetet multiversale.

Demonstrimi i epërsisë kuantike nga Google përdori një procesor 54-qubit Sycamore për të përfunduar një problem kampionimi në 200 sekonda, që më parë vlerësohej se kërkonte 10,000 vjet në superkompjuterët më të fuqishëm në botë.

Shkalla e Planck (10^-35 m) sugjeron një kokrrizë themelore në hapësirë-kohë, duke kufizuar potencialisht fuqinë llogaritëse kuantike.

Raportet e natyrës nënvizojnë përparimet në stabilizimin e kubitëve përmes korrigjimit të gabimeve kuantike topologjike dhe modeleve tolerante ndaj gabimeve, thelbësore për llogaritjen kuantike praktike.

Jeni të ngazëllyer për të ardhmen kuantike?