WTF Qubits mısınız? Kuantum Hesaplamanın Onları ve Sıfırları Aynı Anda Birçok Şeydir

Qubits bugünlerde daha fazla dikkat çekiyor. Onları duymuş olabilirsin ve eğer öyleyse, muhtemelen bildiğini biliyorsun. bir şey bilgisayarlarla yapmak. Tam olarak, bilgisayarlarla yapmak zorunda oldukları şey kafa karıştırıcıdır, bu yüzden doğruca dalmadan önce, toplu kafamızı kuantum hesaplama fikri üzerine çekelim. Kuantum mekaniğinde, sistemler çok tuhaf davranışlar gösterebilir. Bunlar arasında bir üst üste bir parçacık iki yerde olduğunda üst üste binme ve bir parçanın davranışı diğer daha uzak parçacıkların davranışını etkilediğinde dolaşma olur. Bunlar, günlük yaşamımızda günümüzde fark ettiğimiz fenomenler değildir, bu yüzden kedide oturan köpeğin veya bir kilerinde üç eyalete girme konusunda endişelenmiyoruz. Şu an bilgisayar üretme şeklimiz, transistörler denilen ve yani elektronik sinyallerle etkileşime giren ve yükselten yarı iletkenler gibi malzemelere dayanıyor ve kuantum durumlarından yararlanamıyor. Kuantum bilgisayarlar farklı.

Ama eğer bir bilgisayar yaptıysan, did doğrudan kuantum fenomenleriyle uğraşırken, elektronik cihazlarınız inanılmaz şeyler yapabilirdi. Bu tür bilgisayarlar inanılmaz hızlarda çalışabilir; sadece birkaç saniye içinde veri yığınları arasında geçiş yapın. Bu çalışmanın özünde verinin doğasını dönüştürüyor. Şu anda, veriler sadece iki durumdan biri olarak var olan, bit olarak adlandırdığımız ikili basamaklarla kodlanmıştır. Ancak bitleri kuantum yapmanın bir yolunu bulursanız - yani, bir kerede birden fazla durumda var olurlar - bunun yerine kuantum bitleri veya “qubits” olurlar.

Bir qubit özellikle süperpozisyondan faydalanarak ve iki farklı durumdan sadece biri olma özelliğini değil aynı anda her ikisi de devletler. Her ikisi de açık olan bir ışık düğmesi gibi ve kapalı (pıtıkların belirli fotonların kutuplanmasına dayandığını düşündüğünüzde uygun bir metafor). Gerçek dünyada düşünmek bizim için çok garip ama kuantum fiziği dünyasında hiç de garip değil.

Qubits aynı zamanda kuantum dolaşma sergilerler çünkü aynı anda harekete geçebilirler - veri odaklı süreçleri hızlandırmaya yardımcı olurlar. Çalışan bir bilgisayar aynı anda iki şey yapabilir veya noktaya gelince, bir seferde bir işlemin birkaç adımından geçebilir.

Örneğin, tüm dünyadaki herkesin telefon numaraları gibi derin bir veri birikiminden geçen ve her girişi düzenleyen ve analiz eden bir cihaza sahip olduğunuzu varsayalım. Qubit'lere dayanan kuantum bir bilgisayar, böyle bir görevi çok daha hızlı bir şekilde yerine getirebilir; çünkü verilerin birer birer elenmesi gerekmez. Veriler birden fazla durum alabildiğinden, çok daha hızlı bir şekilde işlenebilir.

Kuantum hesaplamanın kendisi kalkıyor, ancak işe alışkanlıklardan kurtulmak çok daha zor bir çaba oldu. Son on yılda ölçülebilir bir başarı dizisi olmuştur. 2013 yılında Google, NASA ile işbirliği içinde Kuantum Yapay Zeka Laboratuvarı'nı başlattı ve başarıyla 512-bitlik bir D-Wave kuantum bilgisayarını kurdu. Geçtiğimiz ay, araştırmacılar optik kalitelerin gelişimini engelleyen problemleri çözdüler; diğerleri ise “qutrit” denilen ve ikide olmayan bir şeyin başarılı bir şekilde test edildiğini açıkladı. üç farklı üst üste binmiş durumlar.

Bunlardan herhangi biri kitlesel pazar teknolojisi ile etkileşime girme yöntemimizi etkileyecek mi? Muhtemeldir, ancak bilgiyi bırakmak için pratikte bir değer yoktur - çok uzak olmayan bir gelecekte ne geldiğinin etkilerini anlamanın ötesinde.