Qubits, superposition, entanglement, quantum gates, error correction, algorithm, hardware platform, cryptography, at praktikal na limitasyon
Quantum computing
Ang Quantum computing ay isang computing approach na gumagamit ng quantum-mechanical system bilang mga carrier ng impormasyon. Ito ay binuo para sa mga problema kung saan ang maingat na kinokontrol na mga qubit ay maaaring makatulong sa simulation, optimization, chemistry, materyales, at mga gawaing nauugnay sa cryptography.
Ano ang quantum computing
Gumagamit ang quantum computing ng mga pisikal na sistema na pinamamahalaan ng quantum mechanics upang iproseso ang impormasyon. Sa halip na mag-imbak lamang ng mga klasikal na piraso, ang isang quantum processor ay gumagamit ng mga qubit na maaaring ihanda, baguhin, gusot, at sukatin. Ang resulta ay hindi magic speed para sa lahat ng computing, ngunit isang ibang modelo na maaaring maging malakas para sa ilang mga structured na problema.
Mga bit at qubit
Ang isang classical bit ay binabasa bilang 0 o 1. Ang isang qubit ay inilalarawan ng isang quantum state na maaaring magsama ng mga amplitude para sa 0 at 1 bago ang pagsukat. Kapag sinusukat, ang qubit ay nagbibigay ng klasikal na resulta. Ang kapaki-pakinabang na pag-uugali ay nagmumula sa pagkontrol sa maraming qubit na may mga gate upang ang pangwakas na pagsukat ay mas malamang na magbunyag ng isang sagot sa isang maingat na idinisenyong problema.
Superposisyon at gusot
Ang superposition ay nangangahulugan na ang quantum state ay maaaring pagsamahin ang mga posibilidad sa mga paraan na hindi magagawa ng mga ordinaryong bit. Iniuugnay ng entanglement ang estado ng mga qubit upang ang buong sistema ay hindi mailarawan bilang mga independiyenteng piraso. Ginagamit ng mga quantum algorithm ang mga epektong ito kasama ng interference, kung saan maaaring mapalakas ng mga amplitude ang mga kapaki-pakinabang na resulta at kanselahin ang mga hindi nakakatulong.
Quantum gate at circuits
Maraming mga quantum computer ang naka-program bilang mga circuit. Ang isang circuit ay naglalapat ng mga quantum gate sa mga qubit, na parang isang klasikal na programa na naglalapat ng mga operasyon sa mga bit. Ang mga gate ay umiikot sa estado, lumikha ng pagkakasalubong, at naghahanda ng mga sukat. Ang parehong abstract circuit ay maaaring iba-iba ang compiled para sa superconducting circuits, trapped ions, neutral atoms, photon, o iba pang hardware.
Mga diskarte sa hardware
Ang mga mananaliksik ay hinahabol ang ilang mga teknolohiya ng qubit. Ang mga superconducting circuit ay nangangailangan ng mga cryogenic system. Gumagamit ang mga na-trap na ion ng mga electromagnetic field para hawakan ang mga naka-charge na atom. Ang mga neutral na atom, photon, spin qubit, at iba pang mga platform ay may iba't ibang lakas. Walang iisang diskarte ang nakalutas sa lahat ng pangangailangan para sa sukat, kontrol, bilis, pagkakakonekta, at mababang rate ng error.
Mga pagkakamali at pagwawasto
Ang impormasyon ng dami ay maselan. Ang init, mga stray field, hindi perpektong gate, mga error sa pagsukat, at mga pakikipag-ugnayan sa kapaligiran ay maaaring makagambala sa isang kalkulasyon. Sinusubukan ng pagwawasto ng error na protektahan ang mga lohikal na qubit sa pamamagitan ng pagpapakalat ng impormasyon sa maraming pisikal na qubit, ngunit ang paggawa nito sa malaking sukat ay nangangailangan ng malalaking pag-unlad sa hardware, software, at engineering.
Ano ang maaaring maging kapaki-pakinabang para sa
Kasama sa mga promising na paggamit ang pagtulad sa mga quantum system sa chemistry at mga materyales sa agham, paggalugad ng ilang paraan ng pag-optimize, pagpapabuti ng ilang partikular na gawain sa pag-sample, at kalaunan ay pagpapatakbo ng mga algorithm na nakakaapekto sa public-key cryptography. Karamihan sa mga kapaki-pakinabang na application ay nangangailangan pa rin ng maingat na pagpapatunay, at maraming malapit-matagalang machine ang nananatiling limitado ng ingay at sukat.
Bakit ito mahalaga
Mahalaga ang quantum computing dahil pinapalawak nito ang maaaring ibig sabihin ng computation. Ikinokonekta nito ang physics, computer science, engineering, at mathematics, at naimpluwensyahan na nito ang pagpaplano ng cryptography at mga bagong tool sa pananaliksik. Ang kahalagahan nito ay hindi lamang sa mga makina sa hinaharap, kundi pati na rin sa mga pamantayan, algorithm, materyales, at paghahanda sa seguridad na ginagawa sa paligid nito.