קוביט? החומר שממנו עשוי המדע הבדיוני

היה? האם זה רק לפני כמה שנים שהמעבד המהיר ביותר שקיים היה Intel Pentium 233MMX?

עכשיו אתה יכול לקנות את Intel P4 2 Ghz עם מהירויות בהמשך השנה שמגיעות ל-2.5Ghz +. תהית פעם למה? אני יודע שיש לי.

סרטונים מומלצים

אני חושב שאולי מצאתי תשובה, קישור למה מהירויות המעבד עולות והמחירים יורדים. העתיד מגיע, ועבורכם הסופר גיקים שם בחוץ, הוא עשוי להיות כאן מוקדם ממה שאתם חושבים. אני יכול להשתמש במילה אחת, ?qubit?.

לאלו מכם שמכירים את המונח קיוביט, אתם יכולים? לא לחכות. לאחרים שחושבים? על מה הוא מדבר??, אני? אגלה לך סוד קטן.

מחשבים קוונטיים. שמעתי את זה וחשבתי לעצמי? נכון? זה לעולם לא יקרה, לפחות לא בתקופת חיי. אבל לפי מאמר של ר. קולין ג'ונסון, ה-NSF (הקרן הלאומית למדע) כבר מחפש תהליך ייצור שבבים אמין.

ה-NSF תרם 1.6 מיליארד דולר ומאמץ של ארבע שנים ליצור תהליך כזה. נכון לעכשיו רק אחד מהמועמדים המובילים לתהליך זה פרסם את התשואות שלו. מתוך כ-40 ניסיונות, רק שניים או שלושה מחשבי Quantum עבדו בפועל בטמפרטורת החדר.

המטרה היא לגרום למחשב קוונטי לעבוד בטמפרטורת החדר ולהפוך אותו לייצור לציבור. המוביל בפרויקט זה הוא פול ר. ברגר, פרופסור חבר להנדסת חשמל באוניברסיטת אוהיו סטייט, שיתף פעולה בסיוע אוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין, אוניברסיטת נוטרדאם, אוניברסיטת קליפורניה בריברסייד, וחקר חיל הים וחיל האוויר מעבדות. עשית? לא חושב שמחשב סופר כזה יצליח? אין לך אצבעות לממשלות, נכון?

לאלו מכם שלא מכירים מהו מחשב קוואנטום, הנה הלכלוך (אני מקווה שיש לכם את כובע הפיזיקה).

מחשבים קוונטיים משתמשים במעבד בדומה לכל מחשב אחר. אלא שהמעבד של המחשב הזה הוא מה שהם מכנים נקודה קוונטית (עכשיו כאן המידע נעשה עבה).

נקודה קוונטית היא קופסת מתכת קטנה או מוליכים למחצה המכילה מספר מוגדר היטב של אלקטרונים. ניתן להתאים את מספר האלקטרונים בנקודה על ידי שינוי הנקודה? הסביבה האלקטרוסטטית. נקודות יכולות להיות ונעשו בגודל של 30 ננומטר (ננומטר) עד 1 מיקרון, והן מחזיקות מאפס למאות אלקטרונים (מידע לעיל מסופק מ-?The Nanoelectronics and Nanocomputing Home עמוד?).
נקודות קוונטיות מאחסנות מידע בדומיינים שקטנים לפחות פי 10 מאלה המוצעים בדרך כלל לטכנולוגיות עתידיות של שבבי סיליקון? רק כמה ננומטרים מרובעים, המכילים 50 עד 10,000 אטומים לכל סיבית קוונטית מאוחסנת (קווביט). המכשירים פועלים על ידי העברת אלקטרונים בודדים באופן מיידי על פני מבודד מבלי לקחת זמן כדי לעבור דרכו פיזית? תופעה שנקראת "מנהור" אומר ר. קולין ג'ונסון.

כיום, אותם חוקרים שמתנסים בשבבים קוונטיים משלהם מתכננים, בונים או יוצרים תהליך משלהם טכנולוגיה ללא חילוף זכויות בייצור, תפוקות טובות, פעולה בטמפרטורת החדר, אמינות וחזרה עבור מידה קטנה.

?גל ההסתברות? משפיע על תוצאות המנהור לנקודות קוונטיות. בגלל ההסתברות הסופית שאלקטרון יכול להופיע בצד השני של המחסום המבודד, קוונטי המכניקה צופה שחלק מהאלקטרונים יופיעו בצד זה או אחר, בהתאם לזרם ?סְבִיבָתִי? תנאים.

לפי המידע שמסר ר. קולין ג'ונסון:

בנוסף למנהור, כל תחום בגודל ננו יכול לאחסן בו-זמנית 1 ו-0, בזכות מה שנקרא "סופרפוזיציה" בתוך הקיוביטים שלהם. חֲפִיפָה? s לשמור על מצב לוגי של קיוביט ערפילי עד שנקרא "לדווח" בתוצאה. לפיכך, קיוביטים בו-זמנית מייצגים גם 1 וגם 0 וכתוצאה מכך יכולים לבצע חישובים המשלבים שלבי ביניים זה על גבי זה במקביל, רק מאוחר יותר בוחרים את התוצאה הסופית הרצויה ממספר אפשריות חישובים.
לדוגמה, סופרפוזיציה מאפשרת למוסיף של 8 סיביות לבצע בו זמנית את כל התוספות האפשריות של 8 סיביות לכל ערכי 8 הסיביות האפשריים. לאחר ההוספה, ניתן לבחור תוצאה בודדת מבין 512 התוצאות האפשריות המוצבות זו על גבי זו במחזור מכונה בודד על ידי מוסיף הקיוביט. ?
אז בשלב הזה אנחנו מגרדים את הראש ואומרים? יו, אז מה? האם ההבדל בין מחשב שולחני רגיל למחשב קוונטי??

אוקיי, מחשבים מודרניים מבצעים מניפולציות במידע במה שאנו מכנים מתמטיקה בינארית אחדים ואפסים. זֶה? הוא הבסיס הבסיסי של עולם המחשוב הנוכחי שלנו. שני הביטים יכולים ליצור ארבעה שילובים של אחדים ואפסים. במחשב רגיל יכולים להיות לך 8 מיליארד ביטים שיספקו פוטנציאל גדול למידע.

מחשב קוונטי מבצע משימה זו אחרת. קיוביט יכול להגיע למספר מצבים בו זמנית - לכל מצב יש הסתברות. כל שילוב של אחדים ואפסים ידרוש הסתברות. כמות השילובים יכולה לגדול בטירוף: עבור n קיוביטים יש 2^n מצבים שונים, שלכל אחד יש הסתברות הקשורה אליו (קוואנטום).
דוגמה טובה מגיעה מ-Scientific American, הממחישה כיצד מחשב מודרני ומחשב קוונטי ימצאו את השילוב הנכון למנעול:

קח מנעול עם 4 מספרים: 0, 1, 2, 3; וכל מספר אחד שצריך כדי לפתוח אותו. מחשב מודרני ינסה כל מספר בתורו: האם '1' נכון? האם '2' נכון? וכולי. ייתכן שהוא ינסה את כל 4 המספרים עד שימצא את המספר הנכון. מחשב קוונטי יבדוק מספר מספרים בו-זמנית ויקבל תשובה ייחודית לכל תשובה נכונה פוטנציאלית. המחשב המודרני מניח ממוצעים של n/2, בעוד שהמחשב הקוונטי זקוק רק לשורש הריבועי של n (קוואנטום).

בהתחשב בחישובים העצומים שמחשבים קוונטיים יכולים לבצע, האפשרויות נראות ללא גבול. חשבו על אפשרויות המחשוב בכל תחומי הלמידה והיצירה. התחום הרפואי יכול להפיק תועלת רבה ממחשוב קוונטי, רופאים יכלו לחקור את גוף האדם ולהתנסות בסביבות מדומות, ולקדם את המחקר הרפואי בצורה אדירה. יש לך אפילו את היכולת לחשב את הפקטוריזציה הראשונית של מספרים גדולים. פירוק לגורמים הוא מה שאנו מכירים בתור אלגוריתם מתמטי שרוב הארגונים משתמשים בו להצפנה.

דוגמה של בן סימפסון,
קשה מאוד לחשב הפוך; מחשב מודרני עשוי להשקיע מיליוני שנים בניסיון לבצע את החישובים הדרושים, ולהפוך כל ניסיונות פריצה לצחוק (Quantum). מחשב קוונטי, לעומת זאת, עשוי להשלים את החישובים הנדרשים תוך פחות משנה. עכשיו זה? זה קצת מפחיד.

בשלב זה אני מקווה שהצלחתי? לא בלבל אותך יותר מדי בנושא הזה. לגביי, אני יכול? אל תחכה למחשבי Quantum להופיע. אז אתה חושב שזה יכול להיות הגיוני שיצרני המעבד ידאגו? ברגע שמחשב הקוואנטום יצא, זה יגרום למערכות שלהם למיושנות. שאלה אחת תהיה האם גם יצרני מחשבים חוקרים את הטכנולוגיה הזו... הייתי מהמר את הכסף שלי על זה.

המלצות עורכים

  • איך האשטאג מתוזמן היטב הפך את יוניטין לחג רשמי למיליונים
  • מדוע אתה רואה מודעות עבור דברים שכבר קנית?
  • בוס זום מודה בטעות אך מתעקש שבוצעו שיפורים
  • Google Photos פשוט הקל על שיתוף תמונות וסרטונים חד פעמיים
  • התביעה טוענת שהסיסמה המטופשת של Equifax עשתה את זה קל מאוד לגנוב את הנתונים שלך

שדרג את אורח החיים שלךמגמות דיגיטליות עוזרות לקוראים לעקוב אחר עולם הטכנולוגיה המהיר עם כל החדשות האחרונות, ביקורות מהנות על מוצרים, מאמרי מערכת מעוררי תובנות והצצות מיוחדות במינן.