מחשבים קוונטיים: איך הם עובדים ומה הם יכולים לעשות

עבודת החישוב של 10,000 שנים ב-3 דקות. המחשב הקוונטי של גוגל Sycamore מנצח כל מחשב.האם בקרוב יחליפו מחשבים רגילים?ומה כל כך מיוחד במחשבים קוונטיים?

הדבר הכי חשוב במחשבים קוונטיים

• מחשב קוונטי עושה חישובפי מיליון מהר יותרמאשר מחשב רגיל. תיאורטית הוא יוכל לעשות זאתהמפץ הגדוללדמות.

• הסיבה למהירותו: מחשב קוונטיפותר שלבי חישוב במקבילולא אחד אחרי השני כמו מחשב רגיל.

• Googles Quantencomputer Sycamoreפתר בעיית חישוב מסובכת ביותר200 שניות. מחשב העל המהיר ביותר כרגע "Summit" יעשה זאת10,000 שניםנָחוּץ.

• זו הייתה הפעם הראשונה בהיסטוריהעליונות קוונטית, למותעליונות קוונטית, הגיע.

• אבל המחשב החדש לא מיועד לבית. רק בגלל מידותיו: זה כןמעל 2.50 מטר גובה.

• גם חברות הטכנולוגיה הגדולות בארה"ב עובדות לצד גוגלIBMומיקרוסופטכמו גם יצרנית החומרה הקנדיתD-Waveבמחשבי קוונטים. IBM אפילו מיזגה 5 מחשבים קוונטיים. עם זאת, המערכת עדיין לא יציבה. השקמה של גוגל, לעומת זאת, הצליחה 53קוביטים.

• אפילו בתחילת שנות ה-80, כשמחשבים הפכו אט אט לנחלת הכלל, עבדו מומחים כמו הפיזיקאיפול בניוףכמו גם המתמטיקאייורי מניןעל מושגים למחשבים קוונטיים. קונספט של זוכה פרס נובל הגיע לאחר שנתייםריצ'רד פיינמן- הוא נחשב למיילדת החשובה ביותר של מחשבי קוונטים.

מה צפוי ממחשבי קוונטים?

👨‍💻 מחשבים קוונטיים צריכיםלפתור בעיות, שהיה מכשיל בעבר אפילו את מחשבי העל החזקים ביותר.

🚘 כבר בעוד פחות מ10 שניםמחשבים קוונטיים יכולים לחשב, למשלסוללות חזקות יותריכול לבנות.

💊 גם המבנה שלמולקולותניתן לדמות בדרך זותרופות חדשות שפותחולִהיוֹת. ניתן גם לחשב כיצד אתרופה יעילה יותרהופך.

🗂 גם אם מסד נתונים ענק ולא ממוין, מחשב קוונטי יכול לחפש בו תוצאה ספציפית תוך זמן קצר. בשל העיבוד המהיר ביותר שלביג דאטהכמו גם ההתקדמות העצומה בתחום שלבינה מלאכותית (AI)יכול עם מחשבי קוונטיםמזג האוויר או מחלותניתן לחזות בטווח הארוך.

🔓 מחשב קוונטי מפצח כל הצפנה באינטרנט. כרגע הוא מבוסס עלפריים לגורמים- לא בעיה גדולה עבור המחשבים המהירים.בנקאות מקוונתוהודעות מוצפנות לא יהיו יותר מאובטחות.

🔐 טוב שגם לטכנולוגיה הקוונטית יש כזוצורה חדשה של הצפנהמספק. זה אומר שאתה יכול גם לראות אם מישהו מבחוץ מנסה לגשת לנתונים או להודעות שלך.

👩‍🔬 איך חלק מהאנזימים מצליחים להמיר באופן כימי את החנקן הרקוב מהאוויר שלנו פתאום? זֶהבָּסִיסלכל דברחַיִיםעל כדור הארץ, החוקרים עדיין לא הבינו - מחשבים קוונטיים אמורים לשנות את זה.

🚗 פולקסווגן רוצה להשתמש במחשבי עללמנוע פקקים. חיזוי זרימת התנועה קשה מדי עבור מחשבים רגיליםמְסוּבָּך.

איך עובד מחשב קוונטי?

כדי לעזור לך להבין מדוע מחשבים קוונטיים הם כל כך מהפכניים, בואו נסתכל תחילהמחשבים קונבנציונליים. מדהים: למען האמת, אפילו המכשירים העדכניים ביותר מבוססים עלפיזיקה קלאסיתמהמאה ה-19. כי למעשה הם מבדילים רק בין אזורים מסוימים בכונן הקשיחטָעוּןאוֹungeladenהם. מידע זה מועבר על ידי ה-1 וה-0 המפורסמיםביטים.

אספרה בינארית(קורזקצת) יכול לתת רק 2 תשובות ייחודיות לשאלה: "1 או 0?" כדי לבטא מידע מסובך יותר, אתה צריך לחבר הרבה ביטים. המחשב שלך מתרגם רק 1 ו-0 ממוינים היטב כצילום או כטקסט זה, למשל. אדוּגמָה: האות "A" בשפת הביטים: 01000001. למרות שמערכת זו אמינה מאוד, היא עולה כסף למשימות מורכבות מאודהרבה זמן וחשמל.

איך מחשב קוונטי מחשב?

➕ מחשבים קוונטיים עובדים אחרת לגמרי - עםQuantenbits- קורזקוביטים.

⚡ מחשב קוונטי מהיר פי מיליוני ממחשבים רגילים בגלל תהליכי המחשוב שלולא בזה אחר זה אלא באותו הזמןדאגות.

👩‍🏫 קיוביט לא מחליט בין 1 ל-0, הוא נמצא בסוג של מצב היברידי. פיזיקאים קוראים לזהמדינות סופרפוזיציהאוֹSuperpositionsprinzip.

📝 כמו במחשב הקלאסי, אתה משלב מספר קיוביטיםQuantenregisternיַחַד.

📈 אם מצמידים כמה קיוביטים יחד, מרחב הפתרונות האפשריים בו זמנית גדלבאופן אקספוננציאלי. למשל, אתה מתחבר333 קוויביטיםאחד עם השני, אתה מקבל מספר1.7*10100 מצבי חישוב, שניתן למקם בסופרפוזיציות אלו.

☝ דמיינו אחדמַטְבֵּעַלפני: האם היא תהיה אקצתכדי לייצג אותו, אתה יכול למקם אותו או ראשים או זנבות - זה יהיה 0 או 1. עם זאת, אם זה היהקוביט, זה יהיה מטבע באוויר, מסתובב במהירות סביב עצמו. זה ראשים או זנבות בו זמנית.

מהי עליונות קוונטית

עליונות קוונטית - כפי שהגדיר זאת הפיזיקאי ג'ון פרסקיל ב-2012 - מושגת כאשר מחשב קוונטי מבצע משימה בעצםמהיר יותרממה שמחשב העל הטוב ביותר כרגע יכול לפתור. יש לעמוד בשתי נקודות עיקריות.

1. המחשב הקוונטי חייב להיות מהיר יותר ממחשב-על אם שניהם לגמרימשימה ספציפיתלנסות לפתור.

2. יש לשלול שהמחשב הקוונטימקרי בהחלטמהיר יותר ממחשב העל. המהירות שלו חייבת להיות רק בגלל העובדה שהוא מחשב קוונטי.

האם מחשבים קוונטיים יחליפו מחשבים בעתיד?

כאשר בונים מחשב קוונטי, חוקרים מתמודדים עם אתגרים גדוליםאתגרים טכניים:

• זה טכנימורכב ביותרלהביא את הקיוביטים למצב סופרפוזיציה בצורה מבוקרת. זו הסיבה שהמחשב הקוונטי כל כך גדול וכל כך גדולבמיוחד לא למטרות יומיומיות, שלא לדבר עלמתאים לשולחן העבודה בבית.
• מחשבים קוונטיים הם מאודנוטה לטעויות. הכי קטןתנודות טמפרטורהאו זעיררעידותיכול להרוס את המצב העדין של קיוביטים.
• מחשבי קוונטים עובדים כרגע רק ב...לִשְׁאוֹבובטווח הטמפרטורות הקרוב למוחלטנקודת אפס.
• עדיין קשה להשיג מחשבים קוונטייםתָכְנִית,כי הם פועלים לפי חוקים שונים ממחשבים רגילים. המדינות סופרפוזיציהעד עכשיו, דברים קרסו כאשר קיוביטים רבים מחוברים יחד. כי התנאים האלה קיימים רק בעולם שלפיזיקה קוונטית, ברמת האטומים או מתחת, כלומר בדברים הקטנים ביותר.

מכלל השקופיות למחשב הראשון - ההיסטוריה של המחשב

שאלות נפוצות על מחשבים קוונטיים

עוד חדשות וסרטונים