کامپیوترهای آینده – کامپیوتر کوانتومی چطور کار می کنند؟

کامپیوتر کوانتومی چطور کار می کنند؟

این دومین بخش از مقاله بررسی کامپیوتر کوانتومی است در قسمت قبل راجع به کاربرد و تاثیرات آن صحبت شد.

کامپیوتر معمولی با داشتن دو بیت از بین ۴ حالت ممکن در یکی از انها میباشد

اما کامپیوتر کوانتومی در حالت سوپر پوزیشن میتواند در آن واحد در هر چهار حالت ممکن باشد و به ازای هر کیوبیتی که به سیستم اضافه شود قدرت آن به صورت توانی بالا میرود

کامپیوتر های کوانتومی به طورکلی جایگزین کامپیوتر های فعلی نخواهند شد بلکه فقط در حوزه های خاصی که کامپیوتر های امروزی بسیار ضعیف هستند عمل میکنند

برای مثال در الگوریتم های سرچ در دیتابیس با هزاران رکورد کامپیوتر های فعلی مجبور به چک کردن تک تک رکورد ها هستند

در حالی که کامپیوتر کوانتومی میتواند بسته به تعداد qubit  هایش زمان انجام اینکار را به صورت لگاریتمی کاهش دهد چرا که میتواند در یک لحظه همزمان در چند حالت مختلف باشد.

برای توضیح چگونگی اینکار ابتدا باید توضیح دهیم کامپیوتر های معمولی چطور کار میکنند؟

کامپیوتر های معمولی با قطعی جریان الکتریکی ۰ و یا عبور آن ۱ که توسط ترانزیستور ممکن است کار میکنند

چطور میتوان کامپیوتر کوانتومی ساخت؟

طبق قانون مور کامپیوتر ها هر دوسال یک بار کوچکر و دو برابر قوی تر میشوند این پیش بینی تا سال ۲۰۰۶ به درستی کار میکرد

ولی در حال حاضر به جای جا دادن ۴ ترلیون ترازیستور فقط جای دهی ۱ ترلیون ممکن است زیرا ما به حد توان فیزیکی رسیده ایم

کوچک تر کردن ترانزیستور ها از بیشتر از این مقدار قوانین فعلی را از فیزیک کلاسیک به فیزیک کوانتوم میبرد چرا که در اندازه ذرات و اتم قوانین کوانتوم میگویند

که امکان بلاک کردن الکترون به دلیل پدیده تونل زنی کوانتومی ممکن نیست و الکترون میتواند در یک لحظه در دو طرف این مانع وجود داشته باشد

از این رو بیت های معمولی کارایی نداشته و باید به دنبال ساخت بیت هایی باشیم که در قوانین جدید بازی کنند یعنی ساخت qubit  

اما ساختن ابن کیوبیت ها کاری بسیار دشوار و پر هزینه است و نگه داری آن ها در حالت سوپر پوزیشن که حالت مطلوب ما برای کامپیوتر کواتومی است شرایط سختی دارد

باید در صفر مطلق در محیطی بدون نویز و طیف پالسی باشند چرا که هر عامل بیرونی میتواد حالت کیوبیت ها را از سوپرپوزیشن خارج کند

اما ساختن کیوبیت ها و نکه داری تنها مشکل نیست و طبق گفته انیشتین دنیای کوانتوم spooky  است و مسائل پیچیده زیادی وجود دارد تا بتوان از انها در مسائل خاص بهره گرفت

به طور مثال در سال ۲۰۱۸ تز دکترا ارمیلا مهدوی دانشجو دکترا علوم کامپیوتر یکی از مسائل بنیادی را حل کرد

مساله این است که چه طور تشخیص دهیم که پاسخ کامپیوتر کوانتومی صحیح بوده و اصلا عمل کوانتومی ای صورت گرفته

مقاله بعدی مربوط ه فیزیک کوانتوم ریاضیات کوانتوم و بررسی احتمال های منفی در دنیای کوانتوم و البته شیمی و نحوه ساخت کیوبیت ها خواهد بود