المختصر المفيد في فهم الحواسيب الكمية وكيفية اشتغالها

0

دعونا نلعب لعبة. تخيل أنك في لاس فيجاس، في كازينو، وقررت أن تلعب لعبة في أحد حاسوبات الكازينو، فقط مثل ما تلعب السوليتير أو الشطرنج. يمكن للحاسوب أن يحدث حركات في اللعبة مثل اللاعب البشري.

هذه هي لعبة العملة المعدنية. تبدأ بإظهار صور العملة المعدنية، والحاسوب سوف يلعب أولًا. يمكن أن يختار أن يرمي العملة المعدنية في الهواء أو لا، لكن لا يمكنك أن ترى النتيجة.

التالي، إنه دورك. يمكنك أن ترمي أيضًا العملة المعدنية في الهواء أو لا، ولن يتم اكتشاف تحركك لخصمك، الحاسوب. وأخيرًا، يلعب الحاسوب مرة أخرى، ويمكن أن يرمي العملة المعدنية أو لا، وبعد الثلاث مراحل، يتم كشف العملة، وإذا الصور، يكسب الحاسوب، وإذا الكتابة، تكسب أنت.

لذلك، هي لعبة بسيطة إلى حدٍ ما، وإذ يلعب الجميع بصدق والعملة منصفة، إذًا أنت لديك فرصة الربح في هذه اللعبة بنسبة 50 بالمائة. ولكي تؤكد ذلك، طلبت من تلامذتي أن يلعبوا هذه اللعبة على حواسيبنا، وبعد محاولات عديدة، عديدة، ينتهي معدل مكسبهم ب 50 بالمائة أو يغلق بنسبة 50 بالمائة، كما هو متوقع.

تبدو لعبة مملة، أليس كذلك؟ ماذا لو استطعت أن تلعب هذه اللعبة على الحاسوب الكمي؟ الآن، لا تمتلك كازينوهات لاس فيجاس الحواسيب الكمية، كما أعلم، ولكن يعمل الحاسوب الشخصي على الحاسوب الكمي.

وها هي. ولكن ما هو الحاسوب الكمي؟ حسنًا، تصف الفيزياء الكمية تعامل الذرات والجسيمات الأساسية، مثل الألكترونات والفوتونات. لذلك، يعمل الحاسوب الكمي بالتحكم في تعامل هذه الجسيمات، ولكن بطريقةٍ مختلفةٍ تمامًا عن حواسيبنا المنتظمة.

المختصر المفيد في فهم الحواسيب الكمية وكيفية اشتغالها

لذلك، الحاسوب الكمي ليس فقط نسخة أكثر قوة عن حواسيبنا الحالية، فقط مثل المصباح الكهربائي الذي لا يزيد عن قوة الشمعة. لا يمكنك أن تنشيء مصباح كهربائي بإنشاء أفضل وأفضل للشمع.

المصباح الكهربائي هو تقنية مختلفة. تعتمد على فهم علمي أعمق. بشكل مشابه، الحاسوب الكمي هو نوع جديد من الأجهزة، يعتمد على علم الفيزياء الكمية، وفقط مثل المصباح الكهربائي الذي غير المجتمع، الحواسيب الكمية لديها القدرة على التأثير العديد من الجوانب في حياتنا، تشمل احتياجات أمننا، العناية بصحتنا وحتى الإنترنت.

لذلك، تعمل جميع الشركات حول العالم على إنشاء هذه الأجهزة، ولكي تروا ما المثير عن كل هذا، دعونا نلعب لعبة على الحاسوب الكمي. لذلك، يمكن أن نسجل الدخول إلى الحاسوب الشخصي للحاسوب الكمي من هنا، والذي يعني أنه يمكنني لعب اللعبة عن بعد، ويمكنكم كذلك أيضا.

ولكي يحدث هذا، ربما تتذكرون الحصول على الإيميل مقدمًا، من TED، بطلب منكم إذا سوف تختارو أن ترموا العملة المعدنية في الهواء أو لا، إذا لعبتم اللعبة. حسنًا، في الواقع، طلبنا منكم أن تختاروا بين الدائرة أو المربع.

أنتم لا تعرفون هذا ولكن اختياركم للدائرة يعني “رمي العملة المعدنية في الهواء،” وكان إختياركم للمربع “لا ترميها في الهواء.” واستقبلنا 372 إجابة. شكرًا لكم. وبهذه الوسائل يمكننا لعب 372 لعبة عكس الحاسوب الكمي بإستخدام إختياراتك.

وهى لعبة سريعة إلي حدٍ ما أن تلعبها، لذلك، يمكنني أن أظهر لكم النتائج هنا. للأسف، لم تبلوا بلاءً حسنًا. (ضحك) ربح الحاسوب الكمي تقريبًا في كل لعبة. خسر فقط القليل بسبب الأخطاء التشغيلية في الحاسوب.

(ضحك) لذلك، كيف حقق هذا المكسب المذهل المتتالي؟ يبدو مثل السحر أو الغش، ولكن في الواقع، إنه فقط فعل الفيزياء الكمية. وهنا كيف تعمل. يحاكي الحاسوب المنتظم الصور أو الكتابة للعملة المعدنية قليلًا، صفر أو واحد، أو يرمي حاليًا لأعلى أو لأسفل قطع داخل حاسوبك.

الحاسوب الكمي هو مختلف تمامًا. بث الكم هو أكثر رشاقة، وحدة غير ثنائية. إنه يمكن أن يوجد في التطابق الجيولوجي، أو مزج بين الصفر والواحد، مع بعض الاحتمالية بأن يكون صفر وبعض الاحتمالية بأن يكون واحد.

بعبارات أخرى، إنها هوية مختلفة. على سبيل المثال، يمكن أن تكون فرصة كونها صفر 70 بالمائة وفرصة كونها واحد 30 بالمائة أو 80-20 أو 60-40. الاحتمالات لا تنتهي. الفكرة الرئيسية هنا هى أننا علينا أن نتناول القيمة الحقيقة للصفر والواحد ونسمح لبعض الغموض.

لذلك، أثناء اللعبة، ينشيء الحاسوب الكمي هذه الرشاقة التي تمزج بين الصور والكتابة، صفر وواحد، لذلك، بغض النظر عما يفعله اللاعب، أرميه في الهواء أو لا، يبقى التراكب متماسك.

إنه نوع مثل مزج بين سائلين. إذا تحركت أو لا، تبقى السوائل ممتزجه، ولكن في حركتها النهائية، يمكن للحاسوب الكمي عدم خلط الصفر والواحد وتسترد الصور بشكل مثالي لكي تفقد دائمًا.

(ضحك) إذا كنت تعتقد أن كل هذا غريب نوعًا ما، أنت محق تمامًا. لا توجد العملات المعدنية المنتظمة في تمازج بين الصور والكتابة. نحن لا نجرب حقيقة هذا السائل الكمي في حياتنا اليومية.

لذلك، إذا كنت في حيرة بشأن الكمية، لا تقلق، سوف تفهمها. (ضحك) لكن حتى نحن لا نجرب القوة الكمية، يمكن أن نرى فعل تأثيرها الفعًّال جدًا. لقد رأيت البيانات لنفسك. فاز الحاسوب الكمي لأنه استغل التراكب والغموض، وهذه الملكيات الكمية عظيمة، ليس فقط لكي تفوز بألعاب العملات المعدنية، لكن لكي تنشيء أيضًا التقنيات الكمية في المستقبل.

لذلك، دعوني أعطيكم ثلاثة أمثلة عن تطبيقات محتملة والتي يمكن أن تغير حياتنا. أولًا، يمكن أن يستخدم الغموض الكمي في إنشاء المفاتيح الخاصة بالنسبة للرسائل المشفرة التي أرسلت من موقع واحد لآخر لذلك، لا يستطيع المخترقون النسخ بسرية للمفتاح بشكل مثالي.

بسبب الغموض الكمي. قد ينتهكوا قوانين الفيزياء الكمية لكي يخترقون المفتاح. لذلك، هذا النوع من التشفيرغير القابل للإختراق بالفعل تم إختباره بواسطة البنوك وفي المؤسسات الأخرى عالميًا.

اليوم، نستخدم أكثر من 17 مليار جهاز متصل عالميًا. فقط تخيل تأثير التشفير الكمي الذي قد يحدث في المستقبل. وثانيًا، التقنيات الكمية قد تُشكّل العناية الصحية والطبية. على سبيل المثال، التصميم والتحليل للجزيئات لتطوير الأدوية هو تحدي لمشكلة اليوم، وهذا لأن الوصف والعد تمامًا لكل الملكيات الكّمية لكل الذرات في الجزيء يعد مهمة صعبة حسابيًا حتى في حواسيبنا السريعة.

ولكن قد يعمل الحاسوب الكمي بشكل أفضل، لأنه يعمل باستخدام الخصائص الكمية ذاتها كما يحاول الجزيء أن يقلد ذلك. لذلك، يحاكي المستقبل الكمي على نطاق واسع لتطوير الأدوية ربما يقود إلى وجود علاج للأمراض مثل الزهايمر، الذي يؤثر على حياة الآلاف.

وثالثًا، تطبيقي المفضل عن الكمية هو نقل المعلومات عن بعد من موقع لآخر بدون نقل المعلومات فيزيائيًا. يبدو مثل الخيال العلمي ولكنه ممكن، لأن هذه الهويات تتسم بسلاسة الجزيئات الكمية والتي يمكن أن تتشابك مع الزمان والمكان وبهذه الطريقة التي عندما تغير شيئًا ما عن جسيم واحد، يمكن أن تؤثر على الآخر، وهذا ينشيء قناة للنقل عن بعد.

وهذا بالفعل مثبت في معامل البحث وقد يكون جزءًا من مستقبل الإنترنت الكمي. لا نمتلك شبكة إنترنت كهذه بعد، ولكن يعمل فريقي على هذه الإمكانيات، بتقليد شبكة الإنترنت الكمية على الحاسوب الكمي.

لذلك، صممنا وطبقنا بعض البروتوكولات الجديدة الشيقة مثل الانتقال عن بعد بين المستخدمين في شبكة الانترنت ونقل البيانات بكفاءة وحتى التصويت الآمن. لذلك، إنه ممتع جدًا بالنسبة لي كوني عالمة فيزياء الكم.

أرشحها جدًا. (ضحك) سنكون مكتشفين في أرض العجائب الكمية. من يعرف ما التطبيقات التي سنكتشفها لاحقًا. يجب أن نخطو بحرص ومسؤولية لأننا نبني مستقبلنا الكمي. وبالنسبة لي، شخصيًأ، لا أر الفيزياء الكمية فقط كأداة لبناء الحواسيب الكمية.

أر الحواسيب الكمية كطريقة بالنسبة لنا لكي نستكشف الطبيعة الغامضة ونكشف أكثر عن هذا العالم الخفي خارج خبراتنا. كم رائع أننا بشر، بدخولنا المحدود نسبيًا إلى العالم، ولا زال يمكن أن نرى بعيدًا ما يتجاوز الآفاق فقط بإستخدام خيالنا وإبداعنا.

والعالم يكافئنا بإظهار لنا كيف أنها شيقة ومدهشة بشكل لا يصدق. المستقبل يعتبر أساسيات غير مؤكدة، وبالنسبة لي هذا بالتأكيد مثير. شكرًا لكم.

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

يستخدم هذا الموقع ملفات تعريف الارتباط لتحسين تجربتك. سنفترض أنك موافق على ذلك ، ولكن يمكنك إلغاء الاشتراك إذا كنت ترغب في ذلك. قبول قراءة المزيد