Quantum Computing là gì, ứng dụng của nó trong quantum computers

Quantum Computing là gì, ứng dụng của nó trong quantum computers

Đánh giá tính toán lượng tử là gì và ứng dụng của nó trong máy tính lượng tử

Vậy công nghệ lượng tử là gì và cách hoạt động của máy tính lượng tử, hãy cùng tìm hiểu. Trên thực tế, bí mật về sức mạnh của máy tính lượng tử nằm ở khả năng tạo và điều khiển các qubit, hay qubit, trái ngược với các thao tác bit thông thường mà chúng ta sử dụng rộng rãi trong thế kỷ 21. bây giờ (bit 1, bit 0)

Qubit là gì

Các máy tính ngày nay sử dụng bit – một xung điện hoặc xung ánh sáng để biểu thị giá trị 1 (có dòng điện chạy qua) hoặc 0 (không có dòng điện chạy qua). Mọi thứ từ tweet, facebook, email đến bài hát itunes, trò chơi lol bạn chơi và video trên youtube về cơ bản là những chuỗi dài của các số nhị phân này (0 và 1).

Mặt khác, máy tính lượng tử sử dụng qubit , thường là các hạt hạ nguyên tử như electron hoặc photon , để tạo và quản lý > Qubits là một thách thức khoa học và công nghệ. Một số công ty, chẳng hạn như ibm, google và máy tính rigetti, lưu trữ qubit bằng cách sử dụng các mạch siêu dẫn được làm mát ở nhiệt độ thấp hơn không gian tuyệt đối. Một loại khác, chẳng hạn như ionq , bẫy các nguyên tử đơn lẻ trong trường điện từ trên chip silicon trong một buồng chân không siêu cao. Trong cả hai trường hợp, mục tiêu chính vẫn là cô lập qubit ở trạng thái lượng tử được kiểm soát.

qubit cũng có một số thuộc tính lượng tử kỳ lạ. Chúng ta sẽ tìm hiểu bên dưới.

Thuộc tính đặc biệt của qubit

Lớp phủ

qubit có thể đại diện cho nhiều kết hợp có thể có của 1 và 0 cùng một lúc, trong khi bit tại một thời điểm, nó chỉ có thể đại diện là 1 hoặc 0 . Khả năng ở nhiều trạng thái cùng lúc được gọi là xếp chồng . Để qubit có đặc tính này, các nhà nghiên cứu phải xử lý nó bằng tia laze hoặc tia vi ba.

Xem thêm:  Băng Keo Tiếng Anh Là Gì? Các Loại Băng Keo Hiện Nay

Do thuộc tính này, các máy tính lượng tử chỉ với một số lượng nhỏ qubit xếp chồng lên nhau đã có thể cung cấp một số lượng lớn các kết quả tiềm năng đồng thời, chính xác vì tốc độ xử lý cũng được tăng lên đáng kể. Mặc dù 2 trạng thái có thể tồn tại cùng một lúc, nhưng kết quả cuối cùng của quá trình tính toán chỉ xảy ra khi các qubit được đo, điều này ngay lập tức khiến trạng thái lượng tử của chúng được xác định là 1 hoặc 0 như các bit thông thường . p>

Quyền lợi

Chỉ ra rằng hai thành viên của một cặp qubit có thể tồn tại ở một trạng thái lượng tử duy nhất . Thay đổi trạng thái của một trong các qubit ngay lập tức sẽ thay đổi trạng thái của qubit kia. Điều này xảy ra ngay cả khi họ ở xa nhau.

Trong một máy tính thông thường, việc tăng gấp đôi số bit sẽ tăng gấp đôi sức mạnh xử lý của nó. Nhưng do thuộc tính này, việc thêm qubit vào máy lượng tử sẽ làm tăng sức mạnh xử lý số của nó theo cấp số nhân.

Tin buồn là máy lượng tử dễ bị lỗi hơn máy tính cổ điển vì tính không mạch lạc =))).

Suy giảm

Sự tương tác của

qubit với môi trường khiến hành vi lượng tử của nó phân rã và cuối cùng biến mất, được gọi là phân rã. Trạng thái lượng tử của chúng cực kỳ mong manh. Sự thay đổi nhiệt độ hoặc rung động nhỏ nhất có thể khiến chúng rời khỏi ngăn xếp trước khi chúng thực hiện đúng công việc của mình. Đó là lý do tại sao các nhà nghiên cứu đã nỗ lực rất nhiều để bảo vệ qubit khỏi thế giới bên ngoài (trong tủ lạnh siêu lạnh và buồng chân không).

Xem thêm:  Trấm Sánh là gì? Trầm Sánh quét hóa chất là gì? Trầm Sánh ghép chìm nước là gì?

Tuy nhiên, bất chấp những nỗ lực của con người và máy móc hiện đại, việc bảo vệ qubit vẫn chỉ mang lại kết quả tương đối và khiến chúng dễ bị phân hủy. Thêm qubit khác cũng hữu ích. Tuy nhiên, có thể mất hàng nghìn tiêu chí qubit để tạo ra qubit có độ tin cậy cao. Điều này sẽ tiêu tốn rất nhiều chi phí và khả năng tính toán của máy tính lượng tử.

Thật không may, các nhà nghiên cứu cho đến nay vẫn không thể tạo ra qubit vượt 128 tiêu chuẩn (không bị phân hủy nhanh chóng do ảnh hưởng của môi trường). Vì vậy, chúng ta vẫn còn vài năm nữa mới có một máy tính lượng tử được sử dụng rộng rãi.

Ví dụ thực tế về tốc độ

Đối với một ví dụ thực tế, giả sử có ba người là tín dụng ( a ), trung ( b ) và thanh ( c ) Di chuyển từ nhà ga đến siêu thị. Tuy nhiên, hiện chỉ còn lại hai chiếc taxi là 0 và 1 .

Chúng tôi có tổng cộng 8 tùy chọn như sau

a | b | c | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |

Chúng tôi thấy rằng mỗi sự lựa chọn sẽ có một điểm tốt hoặc không tốt, nó có thể là về giá taxi thứ 1 và thứ 0, cũng có thể là về người chọn xe chung, nói chung là họ có hợp nhau không. nhắm mục tiêu vào máy tính thường là để tìm tùy chọn sẽ làm hài lòng hầu hết mọi người.

Để làm điều này, máy tính thường lặp lại tất cả 8 giá trị để xem giá trị nào thỏa mãn nhất, vì tại bất kỳ thời điểm nào, một lựa chọn (hoặc bit) chỉ có thể đại diện. là 1 hoặc 0. Giả sử mỗi trường hợp mất khoảng 1ms để xử lý, thì tổng thời gian cho sự cố này ít hơn 8ms .

Tuy nhiên, trong một bài toán lớn hơn, khi số lượng người tăng lên 10, 1000, 1 triệu người, thời gian xử lý của một máy tính điển hình sẽ tăng theo cấp số nhân 2 ^ 10, 2 ^ 1000, 2 ^ 100 Wan ,. .. hoàn toàn vượt ra ngoài giới hạn của máy tính thông thường.

Xem thêm:  TVC là gì? Tầm ảnh hưởng và các yếu tố tạo nên một TVC thành công

Đối với máy tính lượng tử, việc sử dụng qubit hoạt động giống như phép thuật, vì qubit có thể đại diện cho cả 0 và 1, vì vậy, quay lại câu hỏi ở trên, có 8 cặp giá trị và 3 qubit , máy tính lượng tử sẽ xử lý toàn bộ vấn đề trong vòng chưa đầy 1ms, số lượng qubit sẽ tăng lên 101.0001 tỷ qubit Vấn đề lớn , thời gian xử lý hoàn toàn không thay đổi.

Kiểm tra sức mạnh của qubit

Một máy tính lượng tử đầy đủ có thể thực hiện các phép tính toán học mà ngay cả những siêu máy tính mạnh nhất cũng không thể. Do đó, tin tặc có thể sử dụng kỹ thuật brute force để tìm mật khẩu nhanh hơn nhiều lần so với máy tính thông thường

Hiện tại các nhà nghiên cứu đang không ngừng tìm kiếm các thuật toán mới để cải thiện hiệu suất của các máy cổ điển và phần cứng siêu máy tính ngày càng tốt hơn. Họ đã thử nghiệm và chế tạo một số siêu máy tính mạnh nhất trên thế giới.

Các công ty cũng đang thử nghiệm với máy tính lượng tử: ibm , rigetti d-wave , trong số những loại khác. Các công ty Trung Quốc như Alibaba cũng đang cung cấp quyền truy cập vào máy lượng tử. Một số doanh nghiệp đang mua máy tính lượng tử, trong khi những doanh nghiệp khác đang sử dụng máy tính được cung cấp thông qua các dịch vụ điện toán đám mây. Tương lai của việc đầu tư quy mô lớn vào máy tính lượng tử có thể không còn xa.

Giới thiệu về mã lượng tử là gì

Hình ảnh của mã lượng tử là gì

Tìm thêm dữ liệu về mã lượng tử trên wikipedia

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *