การประมวลผลแบบควอนตัม คืออะไร?

การประมวลผลแบบควอนตัมคืออะไร

การประมวลผลแบบควอนตัมเป็นสหสาขาวิชาชีพที่ประกอบด้วยวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ ฟิสิกส์ และคณิตศาสตร์ที่ใช้กลศาสตร์ควอนตัมเพื่อแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไป สาขาคอมพิวเตอร์ควอนตัมประกอบด้วยการวิจัยฮาร์ดแวร์และการพัฒนาแอปพลิเคชัน คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ไขปัญหาบางประเภทได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไป โดยใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์เชิงกลของควอนตัม เช่น การซ้อนทับและการรบกวนควอนตัม เป็นต้น แอปพลิเคชันบางตัวที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเพิ่มความเร็วได้ เช่น แมชชีนเลิร์นนิง (ML) การเพิ่มประสิทธิภาพ และการจำลองระบบทางกายภาพ เป็นต้น ท้ายที่สุดกรณีการใช้งานอาจเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพพอร์ตโฟลิโอในด้านการเงินหรือการจำลองระบบเคมี และการแก้ไขปัญหาที่เป็นไปไม่ได้แม้ว่าจะใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในตลาดปัจจุบัน

ข้อดีของการประมวลผลแบบควอนตัมคืออะไร

ในปัจจุบัน ไม่มีคอมพิวเตอร์ควอนตัมใดสามารถทำงานได้เร็วกว่า ถูกกว่า หรือมีประสิทธิภาพมากกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไป ข้อได้เปรียบของควอนตัมคือเกณฑ์ที่เราได้สร้างระบบควอนตัมที่สามารถทำงานได้ ซึ่งคอมพิวเตอร์ทั่วไปที่ดีที่สุดไม่สามารถจำลองได้ในเวลาที่เหมาะสมใดๆ

กลศาสตร์ควอนตัมคืออะไร

กลศาสตร์ควอนตัมเป็นสาขาวิชาฟิสิกส์ที่ศึกษาพฤติกรรมของอนุภาคในระดับจุลภาค ในระดับต่ำกว่าอะตอม สมการที่อธิบายว่าอนุภาคมีพฤติกรรมแตกต่างจากที่อธิบายโลกมหภาครอบตัวเรา คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ประโยชน์จากพฤติกรรมเหล่านี้ในการคำนวณด้วยวิธีใหม่ทั้งหมด

คิวบิตคืออะไร

ควอนตัมบิตหรือคิวบิตแสดงด้วยอนุภาคควอนตัม การจัดการคิวบิตโดยอุปกรณ์ควบคุมเป็นแกนหลักของพลังการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ควอนตัม คิวบิตในคอมพิวเตอร์ควอนตัมนั้นคล้ายคลึงกับบิตในคอมพิวเตอร์ทั่วไป ที่แกนกลางของมัน โปรเซสเซอร์ของเครื่องทั่วไปทำงานทั้งหมดด้วยการจัดการบิต ในทำนองเดียวกัน ตัวประมวลผลควอนตัมทำงานทั้งหมดโดยการประมวลผลคิวบิต

คิวบิตแตกต่างจากบิตทั่วไปอย่างไร

ในการคำนวณแบบทั่วไป บิตคือสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่เปิดหรือปิด ค่าของบิตทั่วไปสามารถเป็นได้ทั้งหนึ่ง (เปิด) หรือศูนย์ (ปิด) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากคิวบิตเป็นไปตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัม จึงสามารถวางทับซ้อนของรัฐได้

หลักการของการประมวลผลแบบควอนตัมคืออะไร

คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานโดยใช้หลักการควอนตัม หลักการควอนตัมจำเป็นต้องมีพจนานุกรมคำศัพท์ใหม่เพื่อให้เข้าใจอย่างถ่องแท้ เช่นคำว่า การทับซ้อน การพัวพัน และการแยกส่วน มาทำความเข้าใจหลักการเหล่านี้ด้านล่างกัน

การทับซ้อน

การทับซ้อนระบุว่า เช่นเดียวกับคลื่นในฟิสิกส์ทั่วไป คุณสามารถเพิ่มสถานะควอนตัมได้ตั้งแต่สองสถานะขึ้นไป และผลลัพธ์จะเป็นสถานะควอนตัมที่ถูกต้องอีกสถานะหนึ่ง ในทางกลับกัน คุณยังสามารถแสดงทุกสถานะควอนตัมเป็นผลรวมของสถานะที่แตกต่างกันสองสถานะขึ้นไป การทับซ้อนของคิวบิตนี้ทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความขนานกันโดยธรรมชาติ ทำให้สามารถประมวลผลการดำเนินการหลายล้านรายการพร้อมกันได้

การพัวพัน

การพัวพันกันของควอนตัมเกิดขึ้นเมื่อสองระบบเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิดจนความรู้เกี่ยวกับระบบหนึ่งช่วยให้คุณทราบได้ทันทีเกี่ยวกับอีกระบบหนึ่ง ไม่ว่าจะห่างกันแค่ไหนก็ตาม โปรเซสเซอร์ควอนตัมสามารถสรุปเกี่ยวกับอนุภาคหนึ่งโดยการวัดอีกอนุภาคหนึ่ง ตัวอย่างเช่น พวกเขาสามารถระบุได้ว่าหากคิวบิตหนึ่งหมุนขึ้น อีกคิวบิตจะหมุนลงเสมอ และในทางกลับกัน การพัวพันกันของควอนตัมช่วยให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้รวดเร็วยิ่งขึ้น

เมื่อมีการวัดสถานะควอนตัม ฟังก์ชันคลื่นจะหายไปและวัดสถานะเป็นศูนย์หรือหนึ่ง ในสถานะที่ทราบหรือกำหนดขึ้นนี้ คิวบิตทำหน้าที่เป็นบิตทั่วไป การพัวพันคือความสามารถของคิวบิตในการเชื่อมโยงสถานะของพวกเขากับคิวบิตอื่นๆ

การแยกส่วน

การแยกส่วนคือการสูญเสียสถานะควอนตัมในหน่วยคิวบิต ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น การแผ่รังสี อาจทำให้สถานะควอนตัมของคิวบิตพังทลาย อุปสรรคใหญ่ด้านวิศวกรรมในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือการออกแบบคุณลักษณะต่างๆ ที่พยายามชะลอการถอดรหัสของรัฐ เช่น การสร้างโครงสร้างพิเศษที่ป้องกันคิวบิตจากฟิลด์ภายนอก

อ้างอิงข้อมูล
เข้าชมสินค้าเทคโนโลยีของบริษัท