Những thập kỷ qua máy tính phát triển rất nhanh chóng. Trong thực tế, trên bộ nhớ của một thế hệ, họ đã đi từ ống cồng kềnh, chiếm phòng lớn để thu nhỏ máy tính bảng. Bộ nhớ và tốc độ tăng nhanh. Nhưng khoảnh khắc đến khi công việc xuất hiện vượt quá sức mạnh của những chiếc máy tính hiện đại siêu quyền lực.
Một máy tính lượng tử là gì?
Sự xuất hiện của các nhiệm vụ mới vượt ra ngoài sự kiểm soát của các máy tính thông thường, đã buộc phải tìm kiếm các cơ hội mới. Và, như một sự thay thế cho các máy tính thông thường, lượng tử xuất hiện. Một máy tính lượng tử là một kỹ thuật máy tính, cơ sở của hành động, dựa trên các yếu tố của cơ học lượng tử. Các điều khoản chính của cơ học lượng tử được hình thành vào đầu thế kỷ trước. Sự xuất hiện của nó cho phép giải quyết nhiều vấn đề vật lý mà không tìm thấy một giải pháp trong vật lý cổ điển.
Mặc dù lý thuyết lượng tử đã tính đến thế kỷ thứ hai, nó vẫn chỉ có thể hiểu được đối với một nhóm chuyên gia hẹp. Nhưng có những kết quả thực sự của cơ học lượng tử, mà chúng ta đã quen - công nghệ laser, chụp cắt lớp. Và vào cuối thế kỷ trước, lý thuyết tính toán lượng tử được phát triển bởi nhà vật lý Liên Xô, Yu. Năm năm sau, David Deutsch tiết lộ ý tưởng về một cỗ máy lượng tử.
Có máy tính lượng tử không?
Nhưng hiện thân của những ý tưởng không đơn giản như vậy. Định kỳ, có báo cáo rằng một máy tính lượng tử khác đã được tạo ra. Sự phát triển của công nghệ máy tính như vậy được làm việc bởi những người khổng lồ trong lĩnh vực công nghệ thông tin:
- D-Wave là một công ty từ Canada, là công ty đầu tiên ra mắt sản phẩm máy tính lượng tử hoạt động. Tuy nhiên, các chuyên gia đang tranh luận liệu các máy tính này có thực sự là máy tính lượng tử và những lợi thế mà chúng mang lại hay không.
- IBM - đã tạo ra một máy tính lượng tử và mở nó cho người dùng Internet cho các thí nghiệm với các thuật toán lượng tử. Đến năm 2025, công ty có kế hoạch tạo ra một mô hình có khả năng giải quyết các vấn đề thực tế.
- Google đã công bố việc phát hành năm nay của một máy tính có khả năng chứng minh tính ưu việt của các máy tính lượng tử trên các máy tính thông thường.
- Vào tháng 5 năm 2017, các nhà khoa học Trung Quốc ở Thượng Hải cho biết máy tính lượng tử mạnh mẽ nhất trên thế giới đã được tạo ra, vượt qua các tín hiệu tương tự về tần số xử lý tín hiệu 24 lần.
- Vào tháng 7 năm 2017, tại Hội nghị Công nghệ lượng tử Moscow, nó đã được thông báo rằng một máy tính lượng tử 51 qubit đã được tạo ra.
Sự khác biệt giữa một máy tính lượng tử và một máy tính thông thường là gì?
Sự khác biệt cơ bản của một máy tính lượng tử trong cách tiếp cận cho quá trình tính toán.
- Trong một bộ xử lý thông thường, tất cả các phép tính dựa trên các bit tồn tại ở hai trạng thái 1 hoặc 0. Đó là, tất cả công việc được giảm xuống để phân tích một lượng lớn dữ liệu để tuân thủ các điều kiện được chỉ định. Máy tính lượng tử dựa trên qubit (bit lượng tử). Tính năng của họ là khả năng ở trạng thái 1, 0 và cũng đồng thời 1 và 0.
- Khả năng của một máy tính lượng tử được tăng lên đáng kể, vì không cần phải tìm kiếm câu trả lời đúng trong bộ này. Trong trường hợp này, câu trả lời được chọn từ các biến thể đã có sẵn với xác suất tương ứng nhất định.
Một máy tính lượng tử là gì?
Nguyên tắc của một máy tính lượng tử, được xây dựng trên sự lựa chọn của một giải pháp với xác suất đủ và khả năng tìm thấy một giải pháp nhanh hơn nhiều lần so với các máy tính hiện đại, xác định mục đích sử dụng của nó. Trước hết, sự xuất hiện của loại công nghệ máy tính này khiến các nhà mật mã lo lắng. Điều này là do khả năng của một máy tính lượng tử để dễ dàng tính toán mật khẩu. Vì vậy, máy tính lượng tử mạnh mẽ nhất, được tạo ra bởi các nhà khoa học Nga-Mỹ, có khả năng lấy chìa khóa cho các hệ thống mã hóa hiện có.
Ngoài ra còn có nhiều nhiệm vụ được áp dụng hữu ích hơn cho máy tính lượng tử, chúng được kết nối với hành vi của các hạt cơ bản, di truyền, chăm sóc sức khỏe, thị trường tài chính, bảo vệ mạng khỏi virus, trí tuệ nhân tạo và nhiều thứ khác mà máy tính thông thường không thể giải quyết được.
Máy tính lượng tử được sắp xếp như thế nào?
Việc xây dựng một máy tính lượng tử dựa trên việc sử dụng qubit. Hiệu suất vật lý của qubit hiện đang được sử dụng:
- vòng của chất siêu dẫn với jumper, với dòng đa chiều;
- nguyên tử riêng lẻ, dưới ảnh hưởng của chùm tia laser;
- ion;
- photon;
- các biến thể của việc sử dụng các tinh thể nano của chất bán dẫn đang được phát triển.
Máy tính lượng tử - nguyên tắc hoạt động
Nếu có sự chắc chắn với một máy tính cổ điển trong công việc, thì câu hỏi về cách một máy tính lượng tử hoạt động khó trả lời. Mô tả hoạt động của một máy tính lượng tử dựa trên hai cụm từ không thể hiểu được:
- nguyên tắc chồng chất là một câu hỏi về qubit có khả năng đồng thời ở vị trí 1 và 0. Điều này cho phép một số tính toán được thực hiện đồng thời, thay vì phân loại các tùy chọn, mang lại lợi ích lớn trong thời gian;
- sự vướng víu lượng tử là một hiện tượng được ghi nhận bởi A. Einstein, đó là sự kết nối của hai hạt. Nói một cách đơn giản, nếu một trong các hạt có một helicity dương, thì thứ hai ngay lập tức có một helicity tích cực. Mối quan hệ này xảy ra bất kể khoảng cách.
Ai đã phát minh ra máy tính lượng tử?
Cơ sở của cơ học lượng tử đã được giải thích ngay từ đầu thế kỷ trước, như một giả thuyết. Sự phát triển của nó được kết nối với các nhà vật lí xuất sắc như Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. Năm 1980, Antonov đề xuất ý tưởng về khả năng tính toán lượng tử. Và một năm sau, Richard Feyneman trong lý thuyết mô hình hóa máy tính lượng tử đầu tiên.
Bây giờ việc tạo ra các máy tính lượng tử trong giai đoạn phát triển và thậm chí khó có thể tưởng tượng được một máy tính lượng tử có thể làm được gì. Nhưng rõ ràng là làm chủ hướng này sẽ mang lại cho mọi người nhiều khám phá mới trong mọi lĩnh vực khoa học, sẽ cho phép chúng ta nhìn vào thế giới vi mô và vĩ mô, để tìm hiểu thêm về bản chất của tâm trí, di truyền học.