Kita semua pernah mendengar kata-kata komputer kuantum pada suatu masa, tetapi pada amnya sangat sedikit yang mengetahui sebenarnya. Bagi banyak orang, perkara pertama yang terlintas di fikiran adalah komputer peribadi yang sangat kuat, mampu melaksanakan tugas tetapi dengan kelajuan maksimum, tetapi ia bukan komputer super berkuasa yang sederhana, Ia lebih daripada itu.
Walaupun ini adalah mesin yang tidak dapat dijangkau oleh orang awam, mereka menimbulkan banyak rasa ingin tahu. Dalam artikel ini kami menerangkan apa itu komputer kuantum dan apa itu umumnya digunakan dan apa fenomena kuantum di mana kekuatannya didasarkan.
Apakah komputer kuantum?
Komputer kuantum adalah mesin raksasa yang memanfaatkan beberapa fenomena mekanik kuantum untuk mencapai peningkatan daya pemprosesan yang besar. Komputer kuantum mampu meninggalkan komputer desktop super tradisional sehingga awal. Sesuatu yang sering disebut sebagai ketuanan kuantum.
Adakah ini bermakna kita semua akan mempunyai komputer kuantum di rumah untuk melayari internet atau bermain permainan video? Sama sekali tidak. Mesin klasik akan terus menjadi penyelesaian biasa untuk menyelesaikan masalah kita dan yang menjadi asas masa lapang interaktif kita. Juga yang paling menjimatkan.
Komputer kuantum menjanjikan peningkatan bagi pelbagai bidang kemajuan teknologi, seperti sains, perubatan atau genetik. Beberapa syarikat sudah mula menggunakannya untuk mengembangkan produk baru mereka, seperti bahan baru yang lebih ringan dan lebih tahan lama untuk menggantikan bahan api termal sepenuhnya.
Bagaimana komputer kuantum berfungsi?
Mesin-mesin ini mereka tidak mendasarkan kekuatan mereka pada perkakasan konvensional, seperti yang kita dapati di komputer rumah kita, ini bukan mengenai kad grafik dan pemproses berskala besar, ia lebih dari sekadar kuantiti dan kerumitan. Rahsia kekuatan komputer kuantum terletak pada kemampuannya menghasilkan dan memanipulasi bit kuantum atau qubit.
Apa itu Qubit?
Komputer tradisional menggunakan bit, megabait, gigabit…. Aliran denyutan elektrik atau optik yang mewakili satu dan sifar. Seluruh dunia maya dari e-mel, laman web atau filem yang kita lihat dalam talian, penting untuk rantai sifar dan yang panjang.
Komputer kuantum menggunakan qubit, zarah subatom seperti elektron atau foton. Pendekatan beberapa syarikat suka Google bergantung pada rangkaian superkonduktor yang disejukkan ke suhu yang lebih rendah daripada ruang dalam. Yang lain memerangkap atom individu dalam medan elektromagnetik pada cip silikon, di ruang vakum. Dalam kedua kes tersebut tujuannya adalah untuk mengasingkan qubit ke keadaan kuantum terkawal.
Qubits mempunyai beberapa sifat pelik, yang menjadikan sekumpulan mereka mampu memberikan daya pemprosesan lebih banyak daripada bilangan bit binari yang sama. Yang paling penting dipanggil superposisi dan keterikatan kuantum.
Apakah superposisi kuantum?
Superposisi kuantum berlaku di alam, apabila zarah dasar secara serentak memiliki dua atau lebih keadaan, seperti yang berlaku dengan foton, yang mereka dapat tinggal di dua tempat yang berbeza pada masa yang sama, sesuatu yang tidak dapat dibayangkan dalam dunia fizikal biasa.
Sifat ini juga diperhatikan dalam zarah lain seperti elektron atau neutron, dalam atom atau bahkan dalam molekul kecil. Perjalanan ini telah menyebabkan para saintis bertanya-tanya di mana batas antara dunia kuantum dan apa yang kita sebut sebagai dunia nyata, ketika zarah berhenti menjadi kuantum dan dikenakan hukum fizikal yang diketahui.
Berkat fenomena ini, komputer kuantum dengan beberapa qubit bertindih dapat mencapai sejumlah besar hasil yang mungkin secara serentak.
Penjeratan kuantum
Anda boleh menghasilkan pasangan qubit "terjerat", di mana kedua-duanya wujud dalam keadaan kuantum yang sama. Tukar keadaan salah satu qubit dengan serta-merta akan mengubah keadaan satu sama lain dengan cara yang dapat diramalkan, ini berlaku walaupun anda berjauhan.
Tidak diketahui dengan pasti bagaimana atau mengapa keterlibatan kuantum sebenarnya berfungsi. Sesuatu yang dapat mengelirukan Albert Einstein sendiri, yang akan menggambarkannya sebagai "tindakan yang menakutkan dari kejauhan". Penglibatan sangat penting bagi komputer kuantum untuk memperoleh kekuatan hebatnya. Dalam komputer konvensional, menggandakan bilangan bit menggandakan daya pemprosesannya. Dalam kes komputer kuantum, menambahkan qubit tambahan menghasilkan peningkatan eksponensial dalam kapasitinya.
Mesin-mesin ini memanfaatkan qubit yang terjerat dalam sejenis rantai daisy kuantum untuk melakukan operasi. Keupayaan mesin untuk mempercepat pengiraan dengan algoritma kuantum yang direka khas adalah sebab mereka menghasilkan begitu banyak kegembiraan.
Tetapi tidak semuanya luar biasa dalam hal komputer kuantum, kerana mereka sangat rentan terhadap kesalahan, kerana ketidakkonsistenan komputasi.
Ketidakselarasan
Ini adalah fenomena yang menyebabkan tingkah laku kuantum membusuk dan akhirnya hilang kerana interaksi qubit dengan persekitarannya, kerana keadaan kuantum mereka sangat rapuh. Getaran sedikit atau perubahan suhu dapat menyebabkan ini keluar dari pertindihan sebelum tugas selesai. Atas sebab ini, qubit biasanya disimpan di dalam peti sejuk dan ruang vakum pada suhu yang sangat rendah.
Komputer kuantum Google
Google tidak mahu ketinggalan dalam hal teknologi kuantum, gergasi Amerika Utara telah mengembangkan komputer kuantum yang mampu melakukan perhitungan dalam 200 saat, yang mana pada komputer super tradisional akan memakan masa sepuluh ribu tahun. Itulah sebabnya ia menyatakan bahawa komputer kuantum adalah masa depan. Walaupun persaingannya IBM tidak begitu setuju.
Penyelidik netral menunjukkan bahawa komputer kuantum Google harus melakukan pengiraan nombor secara rawak yang hanya akan berjaya jika semua komponen komputer berfungsi dengan harmoni.
Google tidak merancang untuk ketinggalan dalam perlumbaan ini dan oleh itu berjanji untuk melabur lebih banyak modal dalam teknologi ini. Dalam hal Google, kita dapat meneka bahawa ini akan terjadi, walaupun IMB tidak berniat untuk duduk diam kerana kebanyakan sumbernya saat ini dikhaskan untuk memperbaiki teknologi ini. Masa akan memberitahu sama ada Google sahaja yang mampu mengembangkan ketuanan kuantum atau jika perlu menyertai persaingannya.
Ini adalah teknologi yang dapat memberi manfaat kepada kita semua, dalam pengembangan ubat-ubatan yang mampu menyembuhkan penyakit boleh diubati setakat ini.