Pengkomputeran kuantum menggunakan mekanik kuantum untuk memproses sejumlah besar maklumat pada kadar kelajuan yang luar biasa tinggi. Ia mengambil masa beberapa minit hingga beberapa jam untuk komputer kuantum menyelesaikan masalah yang komputer meja akan mengambil masa bertahun-tahun atau beberapa dekad untuk diselesaikan.
Pengkomputeran kuantum sedang menetapkan peringkat untuk generasi baru superkomputer. Komputer kuantum ini dijangka mengatasi teknologi sedia ada dalam bidang seperti pemodelan, logistik, analisis trend, kriptografi dan kecerdasan buatan.
Pengkomputeran Kuantum Dijelaskan
Idea pengkomputeran kuantum mula dibayangkan pada awal 1980-an oleh Richard Feynman dan Yuri Manin. Feynman dan Manin percaya bahawa komputer kuantum boleh mensimulasikan data dengan cara yang tidak boleh dilakukan oleh komputer meja. Sehingga penghujung 1990-an penyelidik membina komputer kuantum pertama.
Pengkomputeran kuantum menggunakan mekanik kuantum, seperti superposisi dan jalinan, untuk melakukan pengiraan. Mekanik kuantum ialah cabang fizik yang mengkaji perkara yang sangat kecil, terpencil atau sejuk.
Unit pemprosesan utama pengkomputeran kuantum ialah bit kuantum atau qubit. Qubit dicipta dalam komputer kuantum menggunakan sifat mekanik kuantum atom tunggal, zarah sub-atom atau litar elektrik superkonduktor.
Qubit adalah serupa dengan bit yang digunakan oleh komputer meja kerana qubit boleh berada dalam keadaan kuantum 1 atau 0. Qubit berbeza kerana ia juga boleh berada dalam superposisi keadaan 1 dan 0, bermakna qubit boleh mewakili kedua-dua 1 dan 0 secara serentak.
Apabila qubit berada dalam superposisi, dua keadaan kuantum ditambah bersama dan menghasilkan keadaan kuantum yang lain. Superposisi bermaksud bahawa berbilang pengiraan diproses secara serentak. Jadi, dua qubit boleh mewakili empat nombor serentak. Komputer biasa memproses bit hanya dalam satu daripada dua keadaan yang mungkin, 1 atau 0, dan pengiraan diproses satu demi satu.
Komputer kuantum juga menggunakan jalinan untuk memproses qubit. Apabila qubit terjerat, keadaan qubit itu bergantung pada keadaan qubit yang lain supaya satu qubit mendedahkan keadaan pasangannya yang tidak diperhatikan.
Pemproses Kuantum Adalah Teras Komputer
Mencipta qubit adalah tugas yang sukar. Ia memerlukan persekitaran beku untuk mengekalkan qubit untuk sebarang tempoh masa. Bahan superkonduktor yang diperlukan untuk mencipta qubit mesti disejukkan kepada sifar mutlak (kira-kira tolak 272 Celcius). Qubit juga mesti dilindungi daripada bunyi latar belakang untuk mengurangkan ralat dalam pengiraan.
Bagian dalam komputer kuantum kelihatan seperti candelier emas mewah. Dan, ya, ia dibuat dengan emas asli. Ia adalah peti sejuk pencairan yang menyejukkan cip kuantum supaya komputer boleh mencipta superposisi dan menjerat qubit tanpa kehilangan sebarang maklumat.
Komputer kuantum membuat qubit ini daripada sebarang bahan yang memaparkan sifat mekanikal kuantum yang boleh dikawal. Projek pengkomputeran kuantum mencipta qubit dengan cara yang berbeza, seperti gelung wayar superkonduktor, elektron berputar, dan memerangkap ion atau denyutan foton. Qubit ini hanya wujud dalam suhu sub-pembekuan yang dicipta dalam peti sejuk pencairan.
Bahasa Pengaturcaraan Pengkomputeran Kuantum
Algoritma kuantum menganalisis data dan menawarkan simulasi berdasarkan data. Algoritma ini ditulis dalam bahasa pengaturcaraan berfokus kuantum. Beberapa bahasa kuantum telah dibangunkan oleh penyelidik dan syarikat teknologi.
Ini adalah beberapa bahasa pengaturcaraan pengkomputeran kuantum:
- QISKit: Kit Perisian Maklumat Kuantum daripada IBM ialah perpustakaan tindanan penuh untuk menulis, mensimulasikan dan menjalankan program kuantum.
- Q: Bahasa pengaturcaraan yang disertakan dalam Kit Pembangunan Kuantum Microsoft. Kit pembangunan termasuk simulator kuantum dan perpustakaan algoritma.
- Cirq: Bahasa kuantum yang dibangunkan oleh Google yang menggunakan pustaka python untuk menulis litar dan menjalankan litar ini dalam komputer dan simulator kuantum.
- Forest: Persekitaran pembangun yang dicipta oleh Rigetti Computing yang menulis dan menjalankan program kuantum.
Kegunaan untuk Pengkomputeran Kuantum
Komputer kuantum sebenar telah tersedia dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dan hanya beberapa syarikat teknologi besar yang mempunyai komputer kuantum. Beberapa syarikat teknologi ini termasuk Google, IBM, Intel dan Microsoft. Peneraju teknologi ini bekerjasama dengan pengeluar, firma perkhidmatan kewangan dan firma bioteknologi untuk menyelesaikan pelbagai masalah.
Ketersediaan perkhidmatan komputer kuantum dan kemajuan dalam kuasa pengkomputeran memberikan penyelidik dan saintis alatan baharu untuk mencari penyelesaian kepada masalah yang sebelum ini mustahil untuk diselesaikan. Pengkomputeran kuantum telah mengurangkan jumlah masa dan sumber yang diperlukan untuk menganalisis jumlah data yang luar biasa, mencipta simulasi tentang data tersebut, membangunkan penyelesaian dan mencipta teknologi baharu yang menyelesaikan masalah.
Perniagaan dan industri menggunakan pengkomputeran kuantum untuk meneroka cara baharu menjalankan perniagaan. Berikut ialah beberapa projek pengkomputeran kuantum yang mungkin memberi manfaat kepada perniagaan dan masyarakat:
- Industri aeroangkasa menggunakan pengkomputeran kuantum untuk menyiasat cara yang lebih baik untuk mengurus trafik udara.
- Firma kewangan dan pelaburan berharap dapat menggunakan pengkomputeran kuantum untuk menganalisis risiko dan pulangan pelaburan kewangan, mengoptimumkan strategi portfolio dan menyelesaikan peralihan kewangan.
- Pengilang mengguna pakai pengkomputeran kuantum untuk menambah baik rantaian bekalan mereka, mencipta kecekapan dalam proses pembuatan mereka dan membangunkan produk baharu.
- Firma bioteknologi sedang meneroka cara untuk mempercepatkan penemuan ubat baharu.
Cari Komputer Kuantum dan Eksperimen Dengan Pengkomputeran Kuantum
Sesetengah saintis komputer membangunkan kaedah untuk mensimulasikan pengkomputeran kuantum pada komputer meja.
Banyak syarikat teknologi terbesar di dunia menawarkan perkhidmatan kuantum. Apabila dipasangkan dengan komputer meja dan sistem, perkhidmatan kuantum ini mewujudkan persekitaran di mana pemprosesan kuantum-dengan komputer meja-menyelesaikan masalah yang kompleks.
- IBM menawarkan persekitaran IBM Q dengan akses kepada beberapa komputer kuantum sebenar dan simulasi yang boleh anda gunakan melalui awan.
- Alibaba Cloud menawarkan platform awan pengkomputeran kuantum di mana anda boleh menjalankan dan menguji kod kuantum tersuai.
- Microsoft menawarkan kit pembangunan kuantum yang merangkumi bahasa pengaturcaraan Q, simulator kuantum dan perpustakaan pembangunan kod sedia untuk digunakan.
- Rigetti mempunyai platform awan kuantum pertama yang kini dalam versi beta. Platform mereka diprakonfigurasikan dengan SDK Hutan mereka.
Berita Pengkomputeran Kuantum di Masa Depan
Impiannya ialah komputer kuantum akan menyelesaikan masalah yang kini terlalu besar dan terlalu kompleks untuk diselesaikan dengan perkakasan standard-terutamanya untuk pemodelan alam sekitar dan pembendungan penyakit.
Komputer desktop tidak mempunyai ruang untuk menjalankan pengiraan yang rumit ini dan melakukan analisis data yang luar biasa ini. Pengkomputeran kuantum mengambil pengumpulan data besar terbesar dan memproses maklumat ini dalam sebahagian kecil daripada masa yang diperlukan pada komputer meja. Data yang memerlukan komputer desktop beberapa tahun untuk diproses dan dianalisis hanya mengambil masa beberapa hari untuk komputer kuantum.
Pengkomputeran kuantum masih di peringkat awal, tetapi ia berpotensi untuk menyelesaikan masalah dunia yang paling kompleks pada kelajuan cahaya. Ini adalah tekaan sesiapa sahaja tentang sejauh mana pengkomputeran kuantum akan berkembang dan ketersediaan komputer kuantum.
