در طول تاریخ ، تکنولوزی بشر تشکیل شده بود از
مغر ما ، آتش و نیزه
زمانی که آتش و نیزه تبدیل به نیروگاه و سلاح اتمی شد
بزرگترین پیشرفت در مخز بشر اتفاق افتاد .
از 1960 که قدرت پردازش ماشینی ما به طور فزاینده ای رشد کرده
به کامپیوترها اجازه داده که همزمان کوچکتر و قویتر بشوند .
ولی این روند نزدیک رسیدن به محدودیت های دنیای فیزیکی هست
اجزای کامپیوتر در حال رسیدن به اندازه یک اتم هستند
برای درک این مشکل ، باید یک سری اصول را توضیح بدیم .
یک کامپیوتر از اجزای بسیار ساده تشکیل شده که کارهای بسیار ساده انجام میدند
نمایش اطلاعات، نتایج محاسبات وکنترل روند ها
تراشه های کامپیوتر،شامل ماژول ها
که شامل گیت های منطقی، که شامل ترانزیستور هستند
یک ترانزیستور ساده ترین شکل یک محاسبه گر اطلاعات در کامپیوتر هست.
در اصل ، یک کلید که می تونه باز یا بسته ،
برای اطلاعاتی که در جریان هست باشه.
این اطلاعات که از بیت تشکیل شدند، می توانند صفر یا یک باشند.
ترکیبی از چندین بیت ، برای نمایش اطلاعت پیچیده تر استفاده میشود.
گیت منطقی که عمل ساده ای رو اتجام مبده، از ترکیب ترانزیستورها ساخته می شود
بطور مثال، گیت AND خروجی یک خواهد داشت اگر همه ورودی ها یک باشه
و در بقیه حالت ها خروجی، صفر خواهد بود .
در نهایت ترکیب گیت ها، یک واحد معنا دار
برای جمع کردن دو عدد ایجاد می کند.
با تکرار عمل جمع میتونیم ضرب ، و با عمل ضرب ،
میتونیم اصولا هر کازی انجلم بدهیم .
با توجه به اینکه همه عملیات های پایه ، به سادگی ریاضی کلاس اول هستند ;
کامپیوتر رو به صورت یک گروه از کلاس اولی ها تصور کنید
که سوالات خیلی ساده ریاضی رو پاسخ می دهند.
اگر به تعداد کافی گروه داشته باشیم ، می شه حتی محاسبات نجوم رو انجام داد .
در عین حال با کوچک و کوچکتر شدن این اجزا ،
در سطح کوانتومی همه چیز متفاوت میشود .
بطور خلاصه ، ترانزیستور یک کلید الکتریکی هست که ،
و الکتریسیته جریان الکترون ها در یک مسیرٍ
پس مثل یک کلید ، جلوی جریان الکتریسیته رو می نونه بگیره .
امروزه اندازه متداول ترازیستور 14 نانومتر هست ،
که حدودا 8 برابر از ویروس ایدز کوچکتر ،
و 500 بار کوچتر از گلوبول قرمز هست .
وقتی اندازه ترانزیستور به چند اتم میرسه
الکترون ها ممکن هست از این گذرگاه عبور کنند
به این اتفاق "تونل کوانتمی" گفته میشه .
در اندازه های کوانتومی ، قوانین فیزیکی بسیار متفاوت از قوانین
مورد انتظار ما هستند .
و کامپیوتر های امروزی دیگر به کار نمی آیند .
ما در حال روبرو شدن با محدودیت های فیزیکی برای پیشرفت تکنولوژی هستیم .
برای حل این مشکل ، دانشمندان در تلاش برای
ساخت یک کامپیوتر کوانتومی
با استفاده از خصوصیات عجیب کوانتوم هستند .
در کامپیوترهای معمولی ، بیت ها کوچکترین واحد اطلاعات هستند .
کامپیوتر های کوانتومی اما از کیوبیت ، که اون هم میتونه صفر یا یک باشه، ساخته شدن
یک کیوبیت میتونه هر نوع سیستم کوانتومی دو وضعیتی
مثل یک میدان مغناطیسی با یک فوتون باشه .
صفر و یک ، وضعیت های مختلف این سیستم هست مانند :
قطبی شدن افقی و عمودی یک فوتون .
در دنیای کوانتومی یک کیوبیت الزاما فقط یکی از دو وضعیت نیست
و می تونه احتمالی از هر دو حالت باشه .