Kuantum Avantajı Nedir? Son Derece Güçlü Kuantum Bilgisayarların Geleceği An

Kuantum Avantajı Nedir? Son Derece Güçlü Kuantum Bilgisayarların Geleceği An

Zaman Damgası: 17 Kasım 2023 3:03

Kuantum avantajı, bir kuantum bilgisayarının en güçlü kuantum olmayan veya klasik bilgisayarların ulaşamayacağı sorunları çözebildiği zaman, kuantum hesaplama alanının hararetle üzerinde çalıştığı kilometre taşıdır.

Kuantum, deneyimlediğimiz fizik yasalarının çöktüğü ve farklı, mantık dışı yasaların geçerli olduğu atom ve moleküllerin ölçeğini ifade eder. Kuantum bilgisayarlar sorunları çözmek için bu garip davranışlardan yararlanıyor.

Bazı türde sorunlar var klasik bilgisayarların çözmesi pratik değilGibi son teknoloji şifreleme algoritmalarını kırmak. Son yıllarda yapılan araştırmalar, kuantum bilgisayarların bu sorunların bazılarını çözme potansiyeline sahip olduğunu gösterdi. Eğer bu sorunlardan birini gerçekten çözebilecek bir kuantum bilgisayar yapılabilirse, kuantum avantajı kanıtlanmış olacaktır.

Ben bir fizikçi Kuantum bilgi işleme ve kuantum sistemlerinin kontrolünü inceleyen kişi. Bilimsel ve teknolojik inovasyonun bu sınırının yalnızca hesaplamada çığır açıcı ilerlemeler vaat etmekle kalmayıp aynı zamanda kuantum kriptografisi ve kuantum algılamadaki önemli ilerlemeler de dahil olmak üzere kuantum teknolojisinde daha geniş bir yükselişi temsil ettiğine inanıyorum.

Kuantum Bilişimin Gücünün Kaynağı

Kuantum hesaplamanın merkezinde kuantum biti veya qubit. Yalnızca 0 veya 1 durumunda olabilen klasik bitlerin aksine, bir kübit, 0 ve 1'in birleşimi olan herhangi bir durumda olabilir. Ne yalnızca 1 ne de yalnızca 0 olan bu durum, kübit olarak bilinir. kuantum süperpozisyonu. Her ek kübitle birlikte, kübitlerin temsil edebileceği durumların sayısı iki katına çıkıyor.

Bu özellik sıklıkla kuantum hesaplamanın gücünün kaynağı olarak algılanır. Bunun yerine, karmaşık bir süperpozisyon etkileşimi ortaya çıkıyor, girişim , ve dolaşıklık.

Müdahale, kubitlerin durumlarının hesaplamalar sırasında yapıcı bir şekilde birleşerek doğru çözümleri güçlendirecek ve yanlış cevapları yıkıcı bir şekilde bastıracak şekilde manipüle edilmesini içerir. Yapıcı girişim, ses dalgaları veya okyanus dalgaları gibi iki dalganın tepe noktaları birleşerek daha yüksek bir tepe noktası oluşturduğunda meydana gelen olaydır. Yıkıcı girişim, bir dalga zirvesi ve bir dalga çukuru birleşip birbirini iptal ettiğinde meydana gelen durumdur. Az sayıda olan ve tasarlanması zor olan kuantum algoritmaları, bir soruna doğru cevabı veren bir dizi girişim modeli oluşturur.

Dolaşıklık, kübitler arasında benzersiz bir kuantum korelasyonu kurar: Kübitler birbirinden ne kadar uzakta olursa olsun, birinin durumu diğerlerinden bağımsız olarak tanımlanamaz. Bu, Albert Einstein'ın meşhur "uzaktan ürkütücü eylem" olarak nitelendirdiği şeydir. Dolaşıklığın bir kuantum bilgisayar aracılığıyla yönetilen kolektif davranışı, klasik bilgisayarların ulaşamayacağı düzeyde hesaplama hızlarına olanak tanıyor.

[Gömülü içerik]

Kuantum Hesaplama Uygulamaları

Kuantum hesaplamanın klasik bilgisayarlardan daha iyi performans gösterebileceği bir dizi potansiyel kullanım alanı vardır. Kriptografide kuantum bilgisayarlar hem fırsat hem de zorluk teşkil ediyor. En ünlüsü, sahip oldukları mevcut şifreleme algoritmalarını çözme potansiyeliyaygın olarak kullanılanlar gibi RSA şeması.

Bunun bir sonucu, günümüzün şifreleme protokollerinin gelecekteki kuantum saldırılarına karşı dirençli olacak şekilde yeniden yapılandırılması gerektiğidir. Bu tanınma, alanın gelişmesine yol açmıştır. kuantum sonrası kriptografi. Uzun bir sürecin ardından Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü yakın zamanda kuantum dirençli dört algoritma seçti ve bunları dünya çapındaki kuruluşların şifreleme teknolojilerinde kullanabilmesi için hazırlama sürecine başladı.

Ek olarak kuantum hesaplama, kuantum simülasyonunu önemli ölçüde hızlandırabilir: kuantum alanında yürütülen deneylerin sonuçlarını tahmin etme yeteneği. Ünlü fizikçi Richard Feynman bu olasılığı öngördü 40 yıldan fazla bir süre önce. Kuantum simülasyonu, kimya ve malzeme biliminde önemli ilerlemeler için potansiyel sunuyor; ilaç keşfi için moleküler yapıların karmaşık modellenmesi gibi alanlara yardımcı oluyor ve yeni özelliklere sahip malzemelerin keşfedilmesine veya yaratılmasına olanak tanıyor.

Kuantum bilgi teknolojisinin bir başka kullanımı da kuantum algılama: Elektromanyetik enerji, yerçekimi, basınç ve sıcaklık gibi fiziksel özelliklerin tespit edilmesi ve ölçülmesi daha fazla hassasiyet ve hassasiyet kuantum olmayan araçlara göre Kuantum algılamanın aşağıdaki gibi alanlarda sayısız uygulaması vardır: çevresel izleme, jeolojik keşif, tıbbi Görüntüleme, ve gözetim.

geliştirilmesi gibi girişimler kuantum internet Kuantum bilgisayarlarını birbirine bağlayan bu teknoloji, kuantum ve klasik bilgi işlem dünyaları arasında köprü kurmaya yönelik çok önemli adımlardır. Bu ağ, kuantum bilgisayarları kullananlar da dahil olmak üzere, hesaplamalı saldırılara karşı korunan ultra güvenli iletişim kanallarını mümkün kılan kuantum anahtar dağıtımı gibi kuantum kriptografik protokoller kullanılarak güvence altına alınabilir.

Kuantum hesaplamaya yönelik büyüyen uygulama paketine rağmen, kuantum avantajından tam anlamıyla yararlanan yeni algoritmalar geliştiriliyor; özellikle makine öğreniminde- devam eden araştırmaların kritik bir alanı olmaya devam ediyor.

arka planda yeşil lazer ışığı olan metal bir aparat
MIT araştırmacıları tarafından geliştirilen bir prototip kuantum sensörü, elektromanyetik dalgaların herhangi bir frekansını tespit edebiliyor. Resim Kredisi: Guoqing Wang, CC BY-NC-ND

Tutarlı Kalmak ve Hataların Üstesinden Gelmek

The kuantum hesaplama alanı donanım ve yazılım geliştirmede önemli engellerle karşı karşıyadır. Kuantum bilgisayarlar, çevreleriyle kasıtsız etkileşimlere karşı oldukça hassastır. Bu, kübitlerin hızla klasik bitlerin 0 veya 1 durumuna düştüğü eşevresizlik olgusuna yol açar.

Kuantum hızlandırma vaadini yerine getirebilecek büyük ölçekli kuantum bilgi işlem sistemleri oluşturmak, tutarsızlığın üstesinden gelmeyi gerektirir. Önemli olan etkili yöntemler geliştirmektir. kuantum hatalarını bastırmak ve düzeltmek, kendi araştırmamın odaklandığı bir alan.

Bu zorlukların üstesinden gelirken, çok sayıda kuantum donanım ve yazılım girişimleri Google ve IBM gibi köklü teknoloji sektörü oyuncularının yanında ortaya çıktı. Bu endüstri ilgisi, dünya çapındaki hükümetlerin önemli yatırımlarıyla birleştiğinde, kuantum teknolojisinin dönüştürücü potansiyelinin kolektif olarak kabul edildiğinin altını çiziyor. Bu girişimler, akademi ve endüstrinin işbirliği yaptığı zengin bir ekosistemi teşvik ederek bu alandaki ilerlemeyi hızlandırıyor.

Kuantum Avantajı Ortaya Çıkıyor

Kuantum hesaplama bir gün teknolojinin gelişi kadar yıkıcı olabilir üretken yapay zeka. Şu anda kuantum hesaplama teknolojisinin gelişimi çok önemli bir noktadadır. Bir yandan alan, dar anlamda uzmanlaşmış bir kuantum avantajına ulaştığının ilk işaretlerini şimdiden gösterdi. Google'daki araştırmacılar ve sonra bir Çin'deki araştırma ekibi kanıtlanmış kuantum avantajı rastgele sayıların bir listesini oluşturmak için belirli özelliklere sahip. Araştırma ekibim kuantum hızlanmasını gösterdi rastgele sayı tahmin oyunu için.

Öte yandan, yakın vadede pratik sonuçların gerçekleşmemesi durumunda, yatırımların azaldığı bir dönem olan “kuantum kışına” girme riski de mevcut.

Teknoloji endüstrisi yakın vadede ürün ve hizmetlerde büyük avantaj sağlamaya çalışırken, akademik araştırmalar bu yeni bilim ve teknolojinin temelini oluşturan temel ilkeleri araştırmaya odaklanmış durumda. Neredeyse her gün karşılaştığım türden yeni ve parlak öğrencilerden oluşan coşkulu kadroların beslediği, devam eden bu temel araştırma, alanın ilerlemeye devam etmesini sağlıyor.

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.

Resim Kredisi: xx / xx

Zaman Damgası:

Den fazla Tekillik Merkezi