Komputer Kuantum Diterangkan - Had Teknologi Manusia

Kebanyakan daripada sejarah kita, teknologi manusia terdiri daripada

otak kita, api dan kayu runcing

Sementara api dan kayu menjadi stesen janakuasa dan senjata nuklear

Penaiktarafan yang paling besar telah berlaku di otak kita

Sejak 1960an, kuasa 'mesin otak' kita telah berkembang pesat

menyebabkan komputer menjadi lebih kecil dan lebih berkuasa pada waktu yang sama

Tetapi proses ini hampir menghampiri had fizikal

Bahagian komputer mendekati saiz satu atom

Untuk memahaminya mengapa ianya satu masalah, kita harus 'bersihkan' beberapa asas

Komputer diperbuat daripada komponen mudah yang melakukan perkara mudah

mewakili maklumat, yang bermaksud memproses dan mengawal mekanisme

Cip komputer mengandungi modul

yang mengandungi get logik yang mengandungi transistor

Transistor ialah bentuk paling mudah dalam pemproses data dalam komputer

asasnya, suis dapat menghalang atau membuka

'Jalan' maklumat yang melaluinya

Maklumat ini dibuat daripada bit yang boleh ditetapkan sama ada sifar atau satu

Gabungan beberapa bit digunakan untuk mewakili maklumat yang lebih kompleks

Transistor digabungkan untuk menjadi get logik, yang melakukan perkara mudah

Contohnya, get DAN menghantar output sesuatu jika semua input menjadi satu

Dan sebaliknya, output sifar

Gabungan get logik menghasilkan modul yang bermakna

contoh, untuk penambahan dua nombor

Apabila anda tambah, anda boleh mendarab, dan sekiranya anda boleh mendarab

asasnya, anda boleh melakukan apa sahaja

Oleh kerana operasi asas adalah lebih mudah daripada matematik darjah satu

bayangkan komputer sebagai sekumpulan kanak-kanak tujuh tahun

yang menjawab soalan matematik yang terlalu asas

Kumpulan yang besar dapat mengira apa-apa pun, daripada astrofizik sehingga Zelda

Walau bagaimanapun, bahagian ini semakin kecil dan kecil

Fizik kuantum membuat perkara lebih mengelirukan

Secara pemikiran sempitnya, transistor hanyalah suis elektrik

Elektrik ialah elektron yang bergerak dari satu tempat ke tempat lain

jadi suis ialah laluan yang boleh menghalang elektron daripada bergerak dalam satu arah

Sekarang, skala tipikal untuk transistor ialah 14 nm

yang mana 8 kali ganda lebih kecil daripada diameter virus HIV

dan 500 kali ganda lebih kecil daripada sel darah merah

Disebabkan transistor mengecil sehingga saiz sebesar beberapa atom

elektron hanya 'menghantar' dirinya ke kawasan lain yang terhalang laluannya

yang dipanggil penerowongan kuantum

Dalam alam kuantum, fizik bertindak dengan berbeza daripada sudut

yang kita biasa jangkakannya

dan komputer tradisional berhenti menjadi tidak masuk akal

Kita menghampiri tembok fizik yang sebenar dalam kemajuan teknologi

Untuk menyelesaikan masalah ini, saintis sedang mencuba

Untuk menggunakan ciri-ciri kuantum untuk kebaikan mereka

dengan membina komputer kuantum

Dalam komputer biasa, bit ialah unit maklumat yang paling kecil

Komputer kuantum menggunakan kubit, yang boleh diset dari satu daripada dua nilai

Kubit boleh dikatakan dua tahap sistem kuantum

seperti putaran dalam medan magnet atau foton tunggal

Sifar dan satu ialah bentuk sistem yang memungkinkan

seperti keufukan foton ataupun kekutuban yang menegak

Dalam dunia kuantum, kubit tidak perlu menjadi salah satu daripada ini

Ianya boleh menjadi apa-apa perkadaran yang dua keadaan dalam satu-satu masa

Inilah yang dipanggil superposisi

Tetapi, sebaik sahaja anda menguji nilai, katakan, dengan menghantar foton ke penapis

Ia harus memutuskan sama ada untuk dikutub secara menegak atau mengufuk

Jadi, selagi ia tidak diperhati, kubit berada dalam kebarangkalian superposisi

Untuk sifar dan satu, dan anda tidak boleh menjangka yang mana akan terjadi

Tetapi, sebaik sahaja anda mengukurnya, ia akan 'runtuh' dalam satu keadaan yang tentu

Superposisi ialah pengubah permainan

Empat bit klasik boleh menjadi satu kepada dua kuasa 4

Tatarajah yang berbeza dalam satu masa

Itulah 16 gabungan yang memungkinkan yang mana hanya boleh digunakan sekali sahaja

4 kubit dalam superposisi, walau bagaimanapun

boleh menjadi semua 16 gabungan dalam satu masa!

Nombor ini tumbuh secara eksponen dengan setiap lebihan kubit

20 daripada mereka boleh menyimpan sejuta nilai dalam selari

Kubit yang tidak intuitif dan pelik yang ada

ialah kekusutan, perhubungan rapat yang mencipta setiap kubit

bertindak balas dengan perubahan dengan keadaan yang berlainan secara spontan

tidak kira betapa jauh mereka

Maksudnya, apabila mengukur hanya satu kubit yang kusut

yang boleh mendeduksi ciri-ciri pasangannya secara terus tanpa perlu melihat

Manipulasi kubit ialah pelentur minda juga

Get logik yang normal, ialah set input mudah

dan menghasilkan satu output tentu

Get kuantum memanipulasi input superposisi

memutar kebarangkalian dan menghasilkan superposisi yang lain sebagai output

Jadi, komputer kuantum boleh diset dengan beberapa kubit, yang mengamalkan get kuantum untuk 'memerangkap' mereka

dan memanipulasi kebarangkalian dan akhirnya mengukur hasilnya

Meruntuhkan superposisi kepada urutan sifar dan satu yang sebenar

yang bermakna, anda boleh dapat kesemua pengiraan

yang memungkinkan dengan penyediaan yang telah siap dalam satu masa

Anda boleh mengukur salah satu hasil

Dan ia mungkin menjadi apa yang anda inginkan

jadi anda perlu menyemak semula dan mencuba lagi

Tetapi dengan mengeksploitasi superposisi dan kekusutan dengan pintar

ini boleh menjadi lebih efisien secara eksponen

yang mana lebih memungkinkan dengan komputer biasa

Jadi, kemungkinan komputer kuantum tidak akan menggantikan komputer di runah kita

Dalam beberapa tempat, mereka ialah superior dengan luas

Salah satunya ialah pencarian pangkalan data

Untuk mencari sesuatu dalam pangkalan data

Komputer biasa mungkin perlu menguji setiap satu entrinya

Algoritma kuantum memerlukan punca kuasa dua pada masa itu

Untuk pangkalan data yang besar ialah perbezaan yang besar

Kegunaan komputer kuantum yang terkenal memusnahkan keselamatan TM

Sekarang, 'browsing' anda, email dan maklumat perbankan

dijaga ketat dengan sistem enkripsi yang mana memberi sesiapa pun

kunci awam untuk mengekod mesej yang hanya anda sahaja yang boleh menyelesaikannya

Masalahnya, kunci awam ini boleh digunakan

untuk menghitung kunci persendirian yang sulit

Untungnya, melakukan matematik yang sepatutnya dengan komputer normal

mengambil masa bertahun-tahun dengan menggunakan kaedah cuba jaya

Tetapi, komputer kuantum dengan kelajuan eksponen

Boleh menyelesaikan dalam masa yang singkat

Kegunaan lain yang sangat menerujakan ialah simulasi

Simulasi dunia kuantum adalah terlalu 'amat' jika bercakap tentang sumber

dan juga untuk struktur lebih besar seperti molekul

Yang tidak terlalu tepat

Jadi kenapa tidak sahaja kita simulasi fizik kuantum dan fizik kuantum yang benar?

Simulasi kuantum boleh membekalkan pandangan protein yang baharu

yang mungkin merevolusikan ubat-ubatan

Sekarang, kita tidak tahu jika komputer kuantum akan muncul

atau hanyalah alatan khusus atau revolusi yang besar kepada kemanusiaan

Kami tidak ada idea di manakah had teknologi

Dan hanya satu cara untuk mengetahui

Video ini disokong oleh Akademi Sains Australia

yang memperkenalkan dan menyokong kecemerlangan sains

Belajar dengan lebih lagi tentang topik ini dan seumpamanya

Di .

Sangat seronok untuk berkerja dengan mereka jadi singgahlah laman web mereka

Video kami berjaya dihasilkan kerana sokongan anda di Patreon.com

Jika mahu menyokong kami dan menjadj sebahagian askar burung Kurzgesagt

Singgahlah laman Patreon kami