מהו מחשוב קוונטי ולמה עתידו של כדור הארץ תלוי בו?

כוח המחשוב מגיע לנקודת משבר. אם נמשיך לעקוב אחר המגמה שהייתה מאז הצגת המחשבים, עד שנת 2040, לא תהיה לנו היכולת להניע את כל המכונות בעולם, אלא אם כן נוכל לפצח מחשוב קוונטי.

תפריט ההתחלה שלי לא יעבוד בחלונות 10

מחשבים קוונטיים מבטיחים מהירויות מהירות יותר ואבטחה חזקה יותר לעומת עמיתם הקלאסי, ומדענים שואפים ליצור מחשב קוונטי מזה עשרות שנים.

מה זה קוונטי ואיך זה עוזר לנו?

מחשוב קוונטי שונה ממחשוב קלאסי באופן בסיסי אחד - אופן שמירת המידע. מחשוב קוונטי מנצל את המיטב ממאפיין מוזר של מכניקת הקוונטים, הנקרא סופרפוזיציה. זה אומר ש'יחידה 'אחת יכולה להכיל הרבה יותר מידע מהמקבילה שנמצאת במחשוב קלאסי.

המידע נשמר ב ' ביטים 'במדינה' 1 'או' 0 , 'כמו מתג אור שנדלק או נכבה. לעומת זאת, מחשוב קוונטי יכול לכלול יחידת מידע שיכולה להיות ' 1 , '' 0 , 'או א סופרפוזיציה של שתי המדינות .

תחשוב על סופרפוזיציה כעל כדור. ' 1 'כתוב בקוטב הצפוני, ו' 0 'כתוב בדרום - שני ביטים קלאסיים. עם זאת, ביט קוונטי (או qubit) ניתן למצוא בכל מקום בין הקטבים.

סיביות קוונטיות שיכולות להיות לסירוגין בו זמנית, מספקות פרדיגמה מהפכנית ובעלת ביצועים גבוהים שבה המידע נשמר ומעובד בצורה יעילה יותר, אמר ד'ר. קוי-לין צ'יו לאלפר בשנת 2017. ד'ר צ'יו היה חוקר התנהגות מכנית קוונטית של חומרים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס.

היכולת לאחסן כמות הרבה יותר גבוהה של מידע ביחידה אחת פירושה שמחשוב קוונטי יכול להיות מהיר וחסכוני יותר באנרגיה מאשר מחשבים שאנו משתמשים בהם כיום. אז למה כל כך קשה להשיג?

ביצוע קווביטים

קוביטים, עמוד השדרה של מחשב קוונטי, הם מסובכים להכנה, וברגע שהם הוקמו, הם אפילו יותר קשים לשליטה. מדענים חייבים לגרום להם לתקשר בדרכים ספציפיות שיעבדו במחשב קוונטי.

חוקרים ניסו להשתמש בחומרים מוליכים-על, יונים המוחזקות במלכודות יונים, אטומים נייטרליים בודדים ומולקולות בעלות מורכבות משתנה לבנייתם. עם זאת, לגרום להם להחזיק מידע קוונטי במשך זמן רב זה קשה.

ראה כיצד לבנות מחשב משלך

במחקר שנערך לאחרונה, מדענים ב- MIT הגישו גישה חדשה, תוך שימוש באשכול של מולקולות פשוטות העשויות משני אטומים בלבד כקוביות.

אנו משתמשים במולקולות אולטרה-קרות כ'קוביטים 'פרופסור מרטין צווירליין, המחבר הראשי של העיתון, אמר לאלפר בשנת 2017. מולקולות הוצעו זה מכבר כמוביל של מידע קוונטי, בעל תכונות יתרון מאוד על פני מערכות אחרות כמו אטומים, יונים, קווביטים מוליכים-על. וכו '. כאן אנו מראים לראשונה שאתה יכול לאחסן מידע קוונטי כזה לתקופות ממושכות בגז של מולקולות אולטרה-קרירות. כמובן שמחשב קוונטי בסופו של דבר יצטרך לבצע גם חישובים, למשל, אם הקוביטים יחברו זה לזה בכדי לממש מה שנקרא שערים. Zwierlein המשיך, אבל ראשית, אתה צריך להראות שאתה יכול אפילו להחזיק במידע קוונטי, וזה מה שעשינו.

הקוביטים שנוצרו ב- MIT החזיקו במידע הקוונטי זמן רב יותר מהניסיונות הקודמים, אך עדיין רק לשנייה אחת. מסגרת זמן זו עשויה להישמע קצרה, אך למעשה היא בסדר גודל של פי אלף מניסוי דומה שנעשה, הסביר צווירליין.

לאחרונה, חוקרים מאוניברסיטת ניו סאות 'ויילס ביצעו פריצת דרך משמעותית בדחיפה לעבר מחשוב קוונטי. הם המציאו סוג חדש של קווביט הנקרא קוופיט כפכף, המשתמש באלקטרון ובגרעין של אטום זרחן. הם נשלטים על ידי אות חשמלי במקום מגנטי, מה שמקל עליהם להפצה. הקוביט 'כפכף' עובד על ידי משיכת האלקטרון מהגרעין באמצעות שדה חשמלי, ויוצר דיפול חשמלי.

מעבר לקוביטים

עם זאת, לא רק קווביטים צריכים המדענים להבין. הם גם צריכים לקבוע את החומר כדי ליצור שבבי מחשוב קוונטי בהצלחה.

צ'יו עיתון , שפורסם מוקדם יותר בשנת 2017, מצא שכבות דקות במיוחד של חומרים שיכולים להוות בסיס לשבב מחשוב קוונטי. אמר צ'יו לאלפר, הדבר המעניין במחקר זה הוא כיצד אנו בוחרים את החומר הנכון, מגלים את תכונותיו הייחודיות ומשתמשים ביתרונו לבניית קוביט מתאים.

חוק מור צופה כי צפיפות הטרנזיסטורים על שבבי סיליקון מכפילה עצמה כל 18 חודשים, אמר צ'יו לאלפר. עם זאת, טרנזיסטורים מכווצים בהדרגה יגיעו בסופו של דבר לקנה מידה קטן שבו מכניקת הקוונטים ממלאת תפקיד חשוב.

חוק מור, אליו התייחס צ'יו, הוא מונח מחשוב שפיתח מייסד אינטל גורדון מור בשנת 1970. הוא קובע כי כוח העיבוד הכולל של מחשבים מכפיל את עצמו כל שנתיים. כפי שקובע צ'יו, צפיפות השבבים פוחתת - בעיה שבבי מחשוב קוונטי עשויים לענות עליה.

האם מחשוב קוונטי הוא תוכנת האדים האולטימטיבית?

מה זה vaporware?

למקרה שמעולם לא שמעתם על המונח כלי אדים , למעשה מדובר במוצר הקשור לתוכנה שמפורסם אך עדיין אינו זמין או שאולי לעולם אינו זמין. דוגמה לכך היא מוצר תוכנה ששווק בכבדות אך מעולם לא ראה אור.

למרות שאנשים חוזים אופטימיים במשך עשרות שנים לגבי ההשפעה של מחשבים קוונטיים, וההתקדמות השונה בסביבות עסקיות ומחקר, כמה קרובים אנו להשיג את חלום המחשוב הקוונטי? האם מצב זה הוא חיזוי של כלי אדים עתידיים, או שהוא יהפוך למשהו שימושי?

אנו מתעמקים ב מציאות של מחשוב קוונטי במאמר אחר. לסיכום, ככל הנראה מחשב קוונטי יבצע חישוב מאוד לא מציאותי מהר יותר ממחשב קונבנציונאלי בשנה-שנתיים הקרובות. עם זאת, זה לא יהיה תהליך פשוט, וזה לא יהיה זול או מועיל לצרכנים יומיומיים.