▷ Apa itu prosesor kuantum dan bagaimana cara kerjanya?

Anda mungkin bertanya-tanya apa itu prosesor kuantum dan bagaimana cara kerjanya ? Pada artikel ini kita akan mempelajari dunia ini dan mencoba mempelajari lebih lanjut tentang makhluk aneh ini yang mungkin suatu hari akan menjadi bagian dari sasis RGB indah kami, tentu saja kuantum.

Indeks isi

Seperti segala sesuatu dalam hidup ini, Anda bisa beradaptasi atau mati. Dan justru itulah yang terjadi dengan teknologi dan tidak tepat dalam kisaran jutaan tahun sebagai makhluk hidup, tetapi dalam hitungan tahun atau bulan. Teknologi maju dengan kecepatan yang memusingkan dan perusahaan besar terus berinovasi dalam komponen elektronik mereka. Lebih banyak daya dan konsumsi lebih sedikit untuk melindungi lingkungan adalah tempat yang modis saat ini. Kami telah mencapai titik di mana miniaturisasi sirkuit terintegrasi hampir mencapai batas fisik. Intel mengatakan itu akan menjadi 5nm, di luar itu tidak akan ada Hukum Moore yang valid. Tetapi sosok lain memperoleh kekuatan, dan itu adalah prosesor kuantum. Segera kami mulai menjelaskan semua manfaatnya.

Dengan IBM sebagai pendahulu, perusahaan-perusahaan besar seperti Microsoft, Google, Intel dan NASA sudah berani dalam perjuangan untuk melihat siapa yang dapat membangun prosesor kuantum yang paling andal dan kuat. Dan itu pasti masa depan yang dekat. Kami melihat apa yang dimaksud dengan prosesor kuantum ini

Apakah kita memerlukan prosesor kuantum

Prosesor saat ini didasarkan pada transistor. Menggunakan kombinasi transistor, gerbang logika dibangun untuk memproses sinyal listrik yang mengalir melaluinya. Jika kita bergabung dengan serangkaian gerbang logis, kita akan mendapatkan prosesor.

Masalahnya kemudian di unit dasarnya, transistor. Jika kita miniatur ini, kita dapat menempatkan lebih banyak di satu tempat, memberikan lebih banyak kekuatan pemrosesan. Tetapi tentu saja, ada batasan fisik untuk semua ini, ketika kita mencapai transistor sangat kecil sehingga mereka berada dalam urutan nanometer, kita menemukan masalah bagi elektron yang bersirkulasi di dalamnya untuk melakukannya dengan benar. Ada kemungkinan bahwa ini akan menyelinap keluar dari saluran mereka, bertabrakan dengan elemen lain dalam transistor dan menyebabkan kegagalan rantai.

Dan inilah masalahnya, bahwa kita saat ini mencapai batas keselamatan dan stabilitas untuk memproduksi prosesor menggunakan transistor klasik.

Komputasi kuantum

Hal pertama yang harus kita ketahui adalah apa itu komputasi kuantum, dan tidak mudah dijelaskan. Konsep ini berangkat dari apa yang kita kenal sekarang sebagai komputasi klasik, yang menggunakan bit, atau keadaan biner dari "0" (0, 5 volt) dan "1" (3 volt) dari impuls listrik untuk membentuk rantai logis informasi yang dapat dihitung.

Fon Uza.uz

Komputasi kuantum untuk bagiannya menggunakan istilah qubit atau cubit untuk merujuk pada informasi yang dapat ditindaklanjuti. Sebuah qubit tidak hanya berisi dua status seperti 0 dan 1 tetapi juga mampu secara bersamaan berisi 0 dan 1 atau 1 dan 0, yaitu, ia dapat memiliki kedua status ini secara bersamaan. Ini menyiratkan bahwa kita tidak memiliki elemen yang mengambil nilai diskrit 1 atau 0, tetapi, karena ia dapat mengandung kedua keadaan, ia memiliki sifat kontinu dan di dalamnya, keadaan tertentu yang akan semakin stabil.

Semakin banyak qubit, semakin banyak informasi yang dapat diproses

Tepatnya dalam kemampuan untuk memiliki lebih dari dua negara dan memiliki beberapa dari ini pada saat yang sama, terletak kekuatannya. Kami mungkin dapat melakukan lebih banyak perhitungan secara bersamaan dan dalam waktu yang lebih singkat. Semakin banyak qubit, semakin banyak informasi yang dapat diproses, dalam hal ini mirip dengan CPU tradisional.

Cara kerja komputer kuantum

Operasi ini didasarkan pada hukum kuantum yang mengatur partikel yang membentuk prosesor kuantum. Semua partikel memiliki elektron selain proton dan neutron. Jika kita mengambil mikroskop dan melihat aliran partikel elektron, kita dapat melihat bahwa mereka memiliki perilaku yang mirip dengan gelombang. Yang mencirikan gelombang adalah bahwa ia adalah pengangkutan energi tanpa pengangkutan materi, misalnya, suara, mereka adalah getaran yang tidak dapat kita lihat, tetapi kita tahu bahwa mereka bergerak di udara sampai mencapai telinga kita.

Nah, elektron adalah partikel yang mampu berperilaku baik sebagai partikel atau sebagai gelombang dan inilah yang menyebabkan negara tumpang tindih dan 0 dan 1 dapat terjadi pada waktu yang bersamaan. Seolah-olah bayangan suatu objek diproyeksikan, pada satu sudut kita menemukan satu bentuk dan lainnya. Gabungan dari kedua bentuk bentuk objek fisik.

Jadi alih-alih dua nilai 1 atau 0 yang kita kenal sebagai bit, yang didasarkan pada tegangan listrik, prosesor ini mampu bekerja dengan lebih banyak negara yang disebut quanta. Sebuah kuantum, selain mengukur nilai minimum yang dapat diambil oleh suatu magnitudo (misalnya 1 volt), juga mampu mengukur variasi terkecil yang mungkin dialami oleh parameter ini ketika berpindah dari satu keadaan ke keadaan lain (misalnya, mampu membedakan bentuk dari suatu objek melalui dua bayangan simultan).

Kita dapat memiliki 0, 1 dan 0 dan 1 pada saat yang sama, yaitu bit yang saling bertumpukan

Untuk menjadi jelas, kita dapat memiliki 0, 1 dan 0 dan 1 pada saat yang sama, yaitu, bit ditumpangkan di atas satu sama lain. Semakin banyak qubit, semakin banyak bit yang dapat kita miliki di atas satu sama lain dan kemudian lebih banyak nilai yang dapat kita miliki secara bersamaan. Dengan cara ini, dalam prosesor 3-bit, kita harus melakukan tugas yang memiliki salah satu dari 8 nilai ini, tetapi tidak lebih dari satu pada satu waktu. di sisi lain, untuk prosesor 3 qubit kita akan memiliki partikel yang dapat mengambil delapan status sekaligus dan kemudian kita akan dapat melakukan tugas dengan delapan operasi secara bersamaan

Untuk memberi kami gambaran, unit prosesor paling kuat yang pernah dibuat saat ini memiliki kapasitas 10 teraflop atau yang setara dengan 10 miliar operasi floating point per detik. Prosesor 30-qubit akan dapat melakukan jumlah operasi yang sama. IBM sudah memiliki prosesor kuantum 50-bit dan kami masih dalam tahap percobaan teknologi ini. Bayangkan seberapa jauh kita bisa melangkah, karena Anda dapat melihat kinerjanya jauh lebih tinggi daripada di prosesor normal. Sebagai qubit dari prosesor kuantum meningkat, operasi itu dapat melakukan berlipat ganda secara eksponensial.

Bagaimana Anda bisa membuat prosesor kuantum

Berkat perangkat yang mampu bekerja dengan status kontinu alih-alih hanya memiliki dua kemungkinan, dimungkinkan untuk memikirkan kembali masalah yang hingga kini tidak mungkin diselesaikan. Atau juga menyelesaikan masalah saat ini dengan cara yang lebih cepat dan lebih efisien. Semua kemungkinan ini dibuka dengan mesin kuantum.

Untuk "mengukur" sifat-sifat molekul, kita harus membawanya ke suhu mendekati nol absolut.

Untuk mencapai keadaan ini, kita tidak dapat menggunakan transistor berdasarkan impuls listrik yang pada akhirnya akan menjadi 1 atau 0. Untuk melakukan ini, kita harus melihat lebih jauh, khususnya pada hukum fisika kuantum. Kita harus memastikan bahwa qubit ini, yang secara fisik dibentuk oleh partikel dan molekul, mampu melakukan sesuatu yang mirip dengan apa yang dilakukan transistor, yaitu membangun hubungan di antara mereka dengan cara yang terkontrol sehingga mereka menawarkan kepada kami informasi yang kami inginkan.

Inilah yang benar-benar rumit dan subjek untuk atasi dalam komputasi kuantum. Untuk "mengukur" sifat-sifat molekul yang membentuk prosesor, kita harus membawanya ke suhu mendekati nol absolut (-273, 15 derajat Celcius). Agar mesin mengetahui cara membedakan satu keadaan dari keadaan lain, kita perlu membuatnya berbeda, misalnya arus 1 V dan 2 V, jika kita menempatkan tegangan 1, 5 V, mesin tidak akan tahu bahwa itu adalah satu atau yang lain. Dan inilah yang harus dicapai.

Kerugian komputasi kuantum

Kelemahan utama dari teknologi ini adalah justru mengendalikan berbagai kondisi yang dilalui materi. Dengan keadaan simultan, sangat sulit untuk melakukan perhitungan stabil menggunakan algoritma kuantum. Ini disebut inkonsistensi kuantum, meskipun kita tidak akan pergi ke kebun yang tidak perlu. Apa yang harus kita pahami adalah bahwa semakin banyak qubit kita akan memiliki lebih banyak status, dan semakin besar jumlah negara semakin banyak kecepatan yang kita miliki, tetapi juga semakin sulit untuk dikendalikan adalah kesalahan dalam perubahan materi yang terjadi.

Lebih jauh lagi, norma-norma yang mengatur keadaan atom dan partikel kuantum ini mengatakan bahwa kita tidak akan dapat mengamati proses perhitungan ketika sedang berlangsung, karena jika kita campur tangan di dalamnya, keadaan yang ditumpangkan akan sepenuhnya hancur.

Keadaan kuantum sangat rapuh, dan komputer harus sepenuhnya terisolasi di bawah vakum dan pada suhu mendekati nol mutlak untuk mencapai tingkat kesalahan urutan 0, 1%. Salah satu produsen pendingin cair menaruh baterai atau kami kehabisan komputer kuantum untuk Natal. Karena semua ini, setidaknya dalam jangka menengah akan ada komputer kuantum untuk pengguna, mungkin ada beberapa di antaranya didistribusikan di seluruh dunia dalam kondisi yang diperlukan dan kami dapat mengaksesnya melalui internet.

Penggunaan

Dengan kekuatan pemrosesan mereka, prosesor kuantum ini akan terutama digunakan untuk perhitungan ilmiah dan untuk memecahkan masalah yang sebelumnya tidak dapat diselesaikan. Yang pertama dari bidang aplikasi mungkin kimia, tepatnya karena prosesor kuantum adalah elemen yang didasarkan pada kimia partikel. Berkat yang satu ini bisa mempelajari keadaan kuantum materi, hari ini mustahil untuk diselesaikan oleh komputer konvensional.

• Kami merekomendasikan membaca prosesor terbaik di pasar

Setelah ini dapat memiliki aplikasi untuk studi genom manusia, penyelidikan penyakit, dll. Kemungkinannya sangat besar dan klaimnya nyata, jadi kami hanya bisa menunggu. Kami akan siap untuk meninjau prosesor kuantum!