פיזיקה קוונטית כבר השפיעה על חיינו בצורה משמעותית. המצאות הלייזר והטרנזיסטור הן למעשה תוצאה של תורת הקוונטים - ומכיוון ששני המרכיבים הללו הם אבן בניין בסיסית של כל מכשיר אלקטרוני כיום, מה שאתה עדה הוא בעצם "מכניקת הקוונטים פעולה".
עם זאת, תעשיית הקוונטים אמורה כעת לחולל מהפכה בעולם המחשוב כאשר נעשים מאמצים משמעותיים לרתום את הכוח האמיתי מתחום הקוונטים. מחשוב קוונטי יכול למצוא יישומים במגזרים מגוונים כמו ביטחון, בריאות, אנרגיה ואפילו בתעשיית הבידור.
קוונטי לעומת מחשבים קלאסיים
ההיסטוריה של תורת הקוונטים מתוארכת למעלה ממאה שנה. עם זאת, הבאזום הקוונטי הנוכחי נובע מממצאי מחקר עדכניים המצביעים על אי וודאות תכונה אינהרנטית של חלקיקים קוונטיים, יכולה לשמש כלי נשק רב עוצמה למימוש הקוונטים פוטנציאל.
כפי שהתיאוריה קובעת, לכאורה אי אפשר לדעת כל מאפיין של חלקיקים קוונטיים בודדים (כלומר אלקטרונים או פוטונים). שקול דוגמה ל- GPS קלאסי, שבו הוא יכול לחזות במדויק את המהירות, את המיקום ואת כיוון התנועה שלך בזמן שאתה מגיע ליעד הרצוי.
עם זאת, GPS קוונטי אינו יכול לקבוע במדויק את כל המאפיינים לעיל עבור חלקיק קוונטי מכיוון שחוקי הפיזיקה הקוונטית אינם מאפשרים לך לעשות זאת. זה מוליד שפה הסתברותית בעולם הקוונטי ולא בשפת הוודאות הקלאסית.
במקרה זה, שפה הסתברותית מרמזת על הקצאת הסתברויות לתכונות שונות של קוונטיות חלקיקים כמו מהירות, מיקום וכיוון תנועה שלכאורה קשה לקבוע איתם וַדָאוּת. אופי הסתברותי זה של חלקיקים קוונטיים מוליד אפשרות המאפשרת לכל דבר והכל לקרות בכל רגע של זמן.
לאור המחשוב, ה- 0 וה- 1 הבינאריים המיוצגים כקוביטים (ביטים קוונטיים), הם בעלי המאפיין להיות 1 או 0 בכל רגע בזמן.
הייצוג לעיל משאיר טעם מר בפה שכן במכונות קלאסיות 0 ו -1 מקושרים למתגים ומעגלים המופעלים ונכבים ברגעים שונים. לפיכך, אי ידיעת מצבם המדויק (כלומר מופעלת או כבויה) לא תיראה הגיונית בהקשר המחשוב.
במובן האמיתי, זה עלול לגרום לשגיאות חישוב. עם זאת, עיבוד מידע בעולם הקוונטים מסתמך על המושג אי וודאות קוונטית - כאשר "סופרפוזיציה" של 0 ו- 1 אינה באג, אלא תכונה במקום זאת. זה מאפשר עיבוד נתונים מהיר יותר ומאפשר תקשורת מהירה יותר.
קרא עוד: כיצד עובדים מחשבים קוונטיים אופטיים
בקצה המחשוב הקוונטי
התוצאה של המאפיין ההסתברותי של תורת הקוונטים היא שההעתקה המדויקת של מידע קוונטי היא לכאורה בלתי אפשרית. מנקודת המבט הביטחונית, זה משמעותי כיוון שעברייני רשת המתכוונים להעתיק מפתחות קוונטיים להצפנה ולשלוח הודעות בסופו של דבר ייכשלו, גם אם הם יקבלו גישה למחשבים קוונטיים.
חשוב להדגיש כאן כי הצפנה יוקרתית כזו (כלומר שיטה מתוחכמת להמיר נתונים או מפתחות סודיים ל קוד המונע גישה בלתי מורשית) הוא תוצאה של חוקי הפיזיקה ולא של האלגוריתמים עם התסריט המתמטי המשמשים כיום. ניתן לפצח הצפנות מתמטיות בעזרת מחשבים חזקים, אולם הצפנת קוונטים פוצחת דורשת שכתוב של חוקי היסוד של הפיזיקה.
מכיוון שההצפנה הקוונטית שונה מטכניקות ההצפנה הנוכחיות, באופן דומה, מחשבים קוונטיים שונים מאלה הקלאסיים ברמה מאוד בסיסית. שקול אנלוגיה של מכונית ועגלת שוורים. כאן, מכונית מצייתת לחוקי פיזיקה מסוימים שמביאים אותך ליעד הרצוי בזמן מהיר לעומת המקביל. אותה פילוסופיה חלה על מחשב קוונטי ומחשב קלאסי.
מחשב קוונטי ממנף את האופי ההסתברותי של פיזיקת הקוונטים כדי לבצע חישובים ולעבד נתונים בצורה ייחודית. זה יכול לבצע משימות מחשוב בקצב מהיר הרבה יותר וגם לקפוץ למושגים בלתי אפשריים באופן מסורתי כמו של טלפורטציה קוונטית. צורה זו של העברת נתונים עשויה לסלול את דרך האינטרנט של העתיד, כלומר אינטרנט קוונטי.
מה יכול לשמש היום מחשב קוונטי?
מחשבים קוונטיים יכולים להיות שימושיים עבור ארגוני מו"פ, רשויות ממשלתיות ואנשי אקדמיה מוסדות כפי שהם יכולים לסייע בפתרון בעיות מורכבות שהמחשבים הנוכחיים מוצאים מאתגרות עבורם להיתמודד עם.
יישום משמעותי אחד יכול להיות בפיתוח תרופות, שבו הוא יכול לדמות בצורה חלקה לנתח כימיקלים ומולקולות כאשר המולקולות פועלות על אותם חוקים של פיזיקת הקוונטים כמו הקוונטים מחשבים. יתר על כן, הדמיית כימיה קוונטית יעילה עשויה להיות אפשרית מכיוון שמחשבי העל המהירים ביותר אינם מצליחים להשיג את המטרה כיום.
כמו כן, מחשבים קוונטיים יכולים לפתור בעיות אופטימיזציה מורכבות ולסייע בחיפוש מהיר של נתונים לא ממוינים. ישנן יישומים רבים בנושא זה החל ממיון נתונים אקלימיים, בריאותיים או פיננסיים לכאורה, וכלה במיטוב לוגיסטיקה או זרימת תנועה.
מחשבים קוונטיים טובים גם בזיהוי דפוסים בנתונים כמו בבעיות למידה ממוחשבת. בנוסף, מחשבים קוונטיים יכולים למלא תפקיד מכריע בפיתוח מודלים לחיזוי העתיד, למשל בתחזית מזג האוויר.
מתכונן לעתיד הקוונטי
כאשר המירוץ לעתיד קוונטי תופס את מרכז הבמה, משקיעים וגופים ממשלתיים מזינים מיליארדי דולרים במו"פ קוונטי. רשת תקשורת גלובלית המעסיקה חלוקת מפתח קוונטי מבוססת לווין כבר יושמה, אשר הניחה את הדרך להתפתחויות נוספות.
חברות כמו גוגל, אמזון, מיקרוסופט, יבמ ואחרות מבצעות השקעות כבדות בפיתוח משאבי מחשוב קוונטיים, כלומר חומרה ותוכנה.
לפי קוֹסמוֹס, צוות חוקרים בסין בנה מחשב קוונטי שהשלים חישוב מורכב בשנת קצת יותר מ -60 דקות שהמחשב הקלאסי ייקח לפחות 8 שנים או יותר לְהַשְׁלִים.
זוהי גולת הכותרת של התפתחויות המחשוב הקוונטי שהתרחשו בשנתיים האחרונות. הוא האמין כי הקהילה המדעית השיגה סוף סוף את "היתרון הקוונטי" החמקמק - בו נמצא מחשוב קוונטי בעמדה לפתור את הבעיה המתוחכמת ביותר שהמחשוב הקלאסי יכול ממש לקחת זמן לא מעשי לבחון.
ציון הדרך הקוונטי הושג לראשונה על ידי גוגל בשנת 2019 שם השתמשו בקוביטים שהשתמשו בזרם לביצוע חישובים. מאוחר יותר בשנת 2020, הצוות הסיני השתמש בקוביטים פוטוניים כדי להאיץ את התהליך. כעת בשנת 2021, צוות סיני נוסף (בראשותו של ג'יאן-וויי פאן באוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין בשנחאי) עקף שוב את גוגל.
ב עבודת מחקר שפורסמה בשרת ההדפסה מראש ArXiv, צוות המחקר התורם גילה את ממצאיו לטובת יתרון קוונטי בו השתמשו בקוביטים מוליכים-על על מעבד קוונטי בשם Zuchongzhi המורכב מ- 66 qubits. הצוות הוכיח כי זוכונגז'י הצליח לתפעל 56 קוביטים כדי לטפל בבעיה חישובית שמטרתה לבדוק את כוח המחשבים.
חיבוק אי הוודאות
ההתפתחות המהירה בעולם הטכנולוגי הקוונטי בחמש השנים האחרונות הייתה מרגשת למדי. לפי היומי הקוונטי, תעשיית הקוונטים צפויה להיות בשווי של מיליארדי דולרים עד סוף 2030. אמנם ישנם אתגרים מעשיים שונים שיש להתמודד איתם לפני פריסה בקנה מידה כה גדול, אולם העתיד נראה בהיר.
למרבה המזל, תורת הקוונטים משליכה אור על הצד המואר יותר של "חיזוי". לפי התיאוריה, ניתן לנעול שני קווביטים זה עם זה עם סבירות שכל קוביט יישאר לא נקבע בנפרד, אך מסונכרן עם האחר כאשר מסתכלים עליו כיחידה - מרמז על כך ששניהם הם 0 או 1.
חיזוי אינדיבידואלי זה וודאות משולבת נקרא "הסתבכות" - כלי שימושי עבור רוב אלגוריתמי המחשוב הקוונטי כיום. לפיכך, על ידי טיפול בזהירות באי וודאות, ארגונים יכולים להגיע לכושר לאמץ את העתיד הקוונטי.
מחשבים הולכים וקטנים, אך האם הם אי פעם יהיו כה קטנים שהם בלתי נראים בעין בלתי מזוינת?
קרא הבא
- הסבירו טכנולוגיה
- מחשוב קוונטי
הירשם לניוזלטר שלנו
הצטרף לניוזלטר שלנו לקבלת טיפים, ביקורות, ספרים אלקטרוניים בחינם ומבצעים בלעדיים!
צעד אחד נוסף !!!
אנא אשר את כתובת הדוא"ל שלך בדוא"ל ששלחנו לך זה עתה.
