تغطية شاملة

تم بناء اللبنات الأساسية لأسرع كمبيوتر كمي

استخدم علماء من جامعة ميشيغان الليزر لإنتاج حالة كمية في الكيوبت، بتردد جيجاهيرتز، أو مليار مرة في الثانية. يمكنهم أيضًا استخدام الليزر لاتخاذ الخطوات الأساسية نحو البرمجة

الاحصاء الكمية. رسم توضيحي - آي بي إم
الاحصاء الكمية. رسم توضيحي - آي بي إم

الكمبيوتر الكمي أسرع عرض لمزايا الكيوبت (البت الكمي) على البت العادي، قدمه باحثون من جامعة ميشيغان بالولايات المتحدة الأمريكية ومختبرات الأبحاث البحرية وجامعة كاليفورنيا في سان دييغو.

استخدم العلماء الليزر لإنتاج حالة كمية في الكيوبت، بتردد جيجاهيرتز، أو مليون مرة في الثانية. يمكنهم أيضًا استخدام الليزر لاتخاذ الخطوات الأساسية نحو البرمجة.

كل ما تريد معرفته عن الحوسبة الكمومية

يمكن أن تكون البتة التقليدية إما 0 أو 1. ويمكن أن تكون البتة الكمومية، أو الكيوبت، كلاهما في نفس الوقت. حتى الآن لم يتمكن العلماء من إنتاج هذه الحالة المزدوجة بشكل مستقر.

استخدم الفيزيائي البروفيسور دنكان ستيل، وطالب الدكتوراه شياو دونغ شو وزملاؤهم أشعة الليزر لالتقاط دوران إلكترون أشباه الموصلات بشكل متماسك وثابت في حالة النقطة الكمومية. يتم تشبيه النقطة الكمومية بالترانزستور في الكمبيوتر التقليدي.

التقط العلماء الدوران في حالة مظلمة حيث تم ضبط الكيوبت بشكل تعسفي على 0 و1. ويطلقون على هذه الحالة اسم "الحالة المظلمة" لأنها لا تعكس الضوء. أي أن الضوء لا يسبب فقدان التماسك بين الوضعين. الضوء لا يزعزع استقرار الكيوبت. سيتم نشر دراسة حول هذه النتائج في مجلة Nature Physics.

يقول ستيل: "نحن أول من أظهر إمكانية القيام بذلك على إلكترون واحد يتقارب إلى حالة النقطة الكمومية". "إذا كنت ستقوم بالبرمجة الكمومية، فيجب أن تكون قادرًا على العمل على إلكترون واحد في كل مرة."

الدوران هو خاصية جوهرية للإلكترون وليست دورانًا حقيقيًا. يشبهها ستيل بالأقطاب المغناطيسية. الإلكترونات لها دوران لأعلى أو لأسفل. في الحوسبة الكمومية، يتم تمثيل الاتجاهين لأعلى ولأسفل بالرقم 0 أو 1 كما هو الحال في الحوسبة التقليدية.

يتمثل نهج ستيل في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية في استخدام أشعة الليزر فائقة السرعة للتحكم في مصفوفات من النقاط الكمومية شبه الموصلة، تحتوي كل منها على إلكترون واحد. يتم إنشاء البوابات المنطقية الكمومية عن طريق التفاعلات الكمومية بين النقاط.

سابقًا، في مختبر ستيل، استخدم الباحثون الليزر لإنتاج إلكترون في إحدى الحالات 1 أو 0 وبعض الحالات الأخرى. الآن باستخدام ترددين ليزر مختلفين، تمكنوا من محاصرة الدوران في الحالة 0 و1 في نفس الوقت، ويمكنهم التحكم في مقدار كل منهما.

نظرًا لأن الإلكترون محصور داخل الحالة المظلمة، فإن الضوء الموجه إليه لا يمكنه تدمير التماسك. يمكن للطاقة الصادرة عن الضوء أن تعكس دوران الإلكترون، أو الكيوبت، وتفسد المعلومات المخزنة على البت.

يقول ستيل: "هذه الحالة المظلمة هي المكان الذي يمكن فيه تخزين المعلومات دون أي أخطاء".

بفضل قدرتها على تمثيل حالات متعددة في وقت واحد، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية تقليل وقت الحساب بشكل كبير مقارنة بأجهزة الكمبيوتر التقليدية. ولذلك، لديهم إمكانات كبيرة في تحسين أمن الكمبيوتر.

يقول ستيل: "قال نظام الأمن القومي في الولايات المتحدة إنه بناءً على التكنولوجيا الحالية، لدينا نافذة أمنية مدتها 20 عامًا". "وهذا يعني أنه إذا أرسلنا قمرًا صناعيًا اليوم، فسوف يستغرق الأمر 20 عامًا لفك شفرته. ستجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية من الممكن تطوير كود غير قابل للكسر باستخدام جهاز كمبيوتر تقليدي."

لإشعار الباحثين

تعليقات 13

  1. سلام.
    يبدو أن مثل هذا الكمبيوتر الكمي لن يقوم بعمليات منطقية للكمبيوتر العادي إلا في وقت أقصر
    وليس على مبدأ التراكب.
    وحتى لو كان الكمبيوتر الكمي سيعمل أسرع بمليار مرة مما يعمل عليه اليوم، فإن إضافة 100 بت إلى خوارزمية RSA من شأنه أن يزيد الوقت اللازم لحل المشكلة عدة مرات.
    ليس من الواضح حقًا كيفية العثور على المقسومات على عدد كبير (يبدو لي أن هذه هي المشكلة الأولى التي يجب معالجتها لأن كل برنامج قادر على برمجة RSA بحيث ينهار الكون حتى تقوم وكالة الأمن القومي بفك شفرته دون كم الكمبيوتر) - كيفية جعل سلسلة من الإلكترونات في حالة تراكب تصبح مقسومة محتملة على رقم آخر يتم تمثيله بسلسلة من الإلكترونات، والإلكترونات نفسها لا تعرف مكانها وما الرقم الذي تمثله. في رأيي، أي مهمة من هذا القبيل يتطلب خوارزمية محددة تخبر الإلكترونات بما يفترض أن تجده، وليس سلسلة من العمليات المنطقية بترتيب معين، وهذا هو سبب الصعوبة.

  2. كل هذا محير حقا ولكن .....
    كل حالة قابلة للقياس على مقياس الجسيمات هي ما يسمى الانهيار الكمي لحالة الموجة التي يتم تعريفها على أنها تراكب، وهذه هي المعادلة الموجية التي تصف مجموعة جميع الحالات المحتملة للجسيم.
    تتضمن هذه المجموعة جميع القياسات في جميع الجوانب المختلفة.
    خذ على سبيل المثال روم، تصف دالته الموجية المظاريف التي أحصىها في نفس الوقت وجميع الرحلات الجوية إلى جميع الوجهات على حساب كل واحد من المتبرعين، وما إلى ذلك وكل هذا في نفس الوقت وهو أمر مثير للإعجاب بالتأكيد. أي أنه يجعل من الممكن تقليص التاريخ بأكمله المكون من أحداث منفصلة في موجة واحدة تحتوي عليها جميعًا معًا.
    عادةً ما يعطي انهيار الموجة قيمة واحدة فقط ومقياسًا واحدًا لمجموعة الخصائص، ولكن إذا تمكنا من عكس الاتجاه، أي نتسبب في تناظر ثنائي الاتجاه بحيث لا يكون الانهيار من جانب واحد. والنتيجة هي كما لو أن حاسبة الجيب الخاصة بك تحسب سلسلة الحسابات المتسلسلة الكاملة لآخر فاتورة بقالة في نفس الوقت. لنفترض أن هناك 100 عنصر في القائمة، ويتم الحساب كما لو كان مرة واحدة. إنه أمر محير بعض الشيء، لكن حتى الهسيين لا يفهمونه حقًا، لذا فهو ليس سيئًا.

  3. هل هذا يعني أنه سيكون من المستحيل قريبًا فك تشفير الرسائل المشفرة بواسطة هذا النوع من الكمبيوتر؟

  4. صديق؟؟وسر وطبعا!

    فقط لعلمك، أنه في هذه اللحظة فقد "إلكتروني المنفرد" شماله المغناطيسي
    دوران "اللف المغزلي"، وهو ليس دورانًا تمامًا، فالاتصال الكمي، بالنسبة للأمر برمته، قد تم نقله إلى مكانة ما... ربما
    فقط وجهة نظرنا، أنا أفهم ما يدور حوله الميغابت.. ضاعت في بعض أجهزة الكمبيوتر المصابة بجنون العظمة،
    أنني لا أفهم شيئًا عنها... والعجيب في ذلك أنني رغم هذا مازلت أتابع وأفهم
    في هذه اللحظة اختفي عن عيني
    يبدو أن مقالا آخر أسقطني مؤقتا يا شاولا آسف.

  5. سوف يعلمني السادة.
    حالات السبين ليست مستمرة ولكنها منفصلة، ​​فماذا يعني أنه يمكن التحكم في مقدار السبين؟ ومن ناحية أخرى، مكتوب أيضًا أن الإلكترون يمكن أن يكون في الحالة المظلمة، أي كلاهما، ولكن بمستويات مختلفة؟
    وفي الختام - هل سرعة وأمن الحوسبة الكمومية ناتجة عن التبديل السريع أم من حقيقة وجود حالة أخرى - مظلمة (ومرة أخرى - هل هناك المزيد من الحالات؟) على الصفر والواحد؟

  6. وإلى هذه النقطة: السبب وراء تقدم المجال ببطء شديد هو
    أنه في حين أن الكمبيوتر الكمي يتمتع بقدرة حوسبة "أسية" بعدد الكيوبتات، إلا أن هناك أيضًا صعوبة هائلة في بناء حاسوب بهذا العدد من الكيوبتات.
    بمعنى آخر: لا توجد وجبات مجانية.

ترك الرد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها *

يستخدم هذا الموقع Akismat لمنع الرسائل غير المرغوب فيها. انقر هنا لمعرفة كيفية معالجة بيانات الرد الخاصة بك.