الكمبيوتر الكمومي ما هي تقنيتك؟

لقد سمحت تطورات أجهزة الكمبيوتر بتطور أكبر في عمليات الكمبيوتر ، وستشرح هذه المقالة ماهية ملف الكمبيوتر الكمومي.

كمبيوتر الكم

إن التقدم التكنولوجي ملحوظ للغاية في إبداعات الكمبيوتر ، لأنها تختار وظائف وإمكانيات جديدة ، بحيث يمكنك الاستفادة الكاملة من النظام ، حيث يتم استخدام كل من البتات والخوارزميات في نقل البيانات. في الوقت الحاضر ، تم إنتاج الكمبيوتر الكمي ، والذي كان له خصائص مشابهة جدًا لأجهزة الكمبيوتر الأساسية ولكنها تختلف في تشفير البيانات.

تم تصميم تصميمه لتلبية ظواهر ميكانيكا الكم ، لذلك تستخدم العديد من الصناعات هذا النوع من الكمبيوتر الكمومي لزيادة أدائها في تطوير الترميزات. يتسبب التلاعب الخاص بها في البتات في إحداث تأثير كبير ، متجاوزًا أجهزة الكمبيوتر الأساسية في كل من القوة والسعة.

يمتلك الكمبيوتر الكمومي القدرة على استخدام النبضات الكهربائية لتوليد بتات كمومية ، والتي تسمى أيضًا "الكيوبتات". تُستخدم سلاسل الأرقام الثنائية في تنفيذ النظام بواسطة أي نوع من أجهزة الكمبيوتر ، ولكن يمكن اعتبار الكمبيوتر الكمومي استثناءً ، نظرًا لأنها تستخدم ما يسمى بالكيوبتات.

الكيوبتات هي جسيمات دون ذرية تشبه إلى حد بعيد الفوتونات والإلكترونات ، وتستخدم في ميكانيكا الكم لتأسيس الأداء المناسب في الكمبيوتر الكمومي. يجب أن يستخدم المهندسون المسؤولون عن توليد هذه الجسيمات دوائر مختلفة فائقة التوصيل لا يمكن أن تكون ساخنة بل باردة.

تعتبر مهمة إنتاج وإدارة الكيوبتات معقدة للغاية ، لأنه يجب تبريد الدوائر إلى الصفر المطلق عمليًا ، فهذه العملية صعبة التنفيذ للغاية ، ويتم تطبيق هذه العملية بشكل عام من قبل الشركات الكبيرة مثل Google وأيضًا IBM ، والتي تأخذ هذا التحدي لتشغيل الشبكات ونقل البتات بواسطة النظام.

من ناحية أخرى ، تقوم شركات أخرى بإجراء مختلف لإنتاج جسيمات كيوبت دون الذرية ، والتي تتكون من التقاط الذرات الموجودة في المجالات الكهرومغناطيسية بطريقة فردية. تتم هذه العملية باستخدام رقائق السيليكون ، وذلك بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية التي تسهل عملية محاصرة الذرات الفردية.

توجد رقائق السيليكون في حجرة فائقة التفريغ ، بحيث يمكن عزل الكيوبتات إلى حالة يمكن التحكم فيها لتشغيل النظام وتطبيقات الكمبيوتر. عند إجراء كل هذه العملية ، يجب على المهندسين تصميم مسار حيث سيتم نقل البيانات وسيتم توجيه البتات المقابلة لتنفيذ مجموعة واسعة من الخوارزميات.

إذا كنت تريد معرفة المعالج الذي يتمتع بمزيد من القوة لتحسين أداء الكمبيوتر ، فأنت مدعو لقراءة المقال على معالجات أكثر قوة.

تطبيقات

لدى الكمبيوتر الكمومي مجموعة متنوعة من التطبيقات اليوم ، من بينها وظيفة إنشاء جهاز محاكاة بنظامه لسلوك المادة على المستوى الجزيئي ، مما يسهل دراسات وتحليل حركات الذرات في حالة معينة ؛ مثال على ذلك هو التركيب الكيميائي لبطاريات المركبات الإلكترونية ، لأنها تمثل سلوكًا معينًا.

بهذه الطريقة ، يمكن للمصنعين تحسين تطوير بطاريات السيارات وزيادة كفاءتها وأدائها. بنفس الطريقة ، يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية من قبل شركات الأدوية لإجراء تحليل ومقارنة الجزيئات لإنشاء عقاقير جديدة ، لذلك مع كل تقدم تقني هناك طرق جديدة لاستخدام نظام المحاكاة.

الاستخدامات الأخرى التي تُعطى لأجهزة الكمبيوتر الكمومية هي إعطاء إجابات لمشاكل التحسين ، ويمكن القيام بذلك بسهولة ، نظرًا لأن هذه الحواسيب لديها نظام قوي في تنفيذ العمليات الحسابية المختلفة في نفس الوقت الذي يحلل الحلول الجديدة التي يمكنك إعطاؤها مشكلة محددة ، بهذه الطريقة لديك الفرصة للإشارة إلى الحل الأكثر قابلية للتطبيق.

يمكن حساب المسارات التي يمكن للطائرات أن تسلكها في صعودها أو هبوطها بحيث يكون لديك سيطرة أكبر في هذا النشاط ، مما يزيد من الأمان في الإجراء الخاص بك. يمكنك أيضًا تحديد أفضل الطرق التي يمكن أن يسلكها النقل العام لتجنب الانهيار بسبب المركبات في الشوارع ، وإدارة العمل بكفاءة أكبر وبخسائر أقل.

إذا كنت تريد أن تعرف شيئًا عن جهاز كمبيوتر تم تصنيفه على أنه جهاز الكل في واحد يوفر بنية محددة ، فمن المستحسن الاطلاع على مقالة كمبيوتر الكل في واحد.

التداخل والتشابك

تطبق أجهزة الكمبيوتر الكمومية الكيوبتات لتوضيح مجموعات مختلفة من البيانات بحيث يتم منح الطاقة المقابلة للمعدات ، ويكون النظام مسؤولاً عن معالجة المعلومات المتعلقة بالخصائص الثنائية والكمية. تسمى هذه العمليات تشابك وتداخل البتات ، مما يسمح لأجهزة الكمبيوتر الكمومية بالعمل.

في حالة البتات ، يمكن أن يتوافق هذا فقط مع الآحاد والأصفار ، من ناحية أخرى ، الكيوبتات التي تستخدمها أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، والتي تقدم ثلاث حالات مختلفة ، الحالة الأولى هي صفر ، والثانية هي "واحد" والثالثة الدولة. إنها "صفر وواحد". يمكن إنشاء هذه الحالات في وقت واحد ، لأنها تعتمد على تنفيذ النظام الثنائي.

عندما يتم إنشاء الحالات في وقت واحد ، تُعرف هذه العملية باسم التراكب ؛ يتطلب تمثيل هذا النظام الثنائي في هذه الحالات إدارة أشعة الليزر التي تحتاج إلى دقة عالية ، وكذلك استخدام أشعة الميكروويف ، نظرًا لسهولة تعبئة هذه الأجهزة لتفعيل النظام.

يمكن للحاسوب الكمي تنفيذ عدد كبير من العمليات الحسابية في نفس الوقت ، وتبسيط وقت الانتظار في العمليات والمهام التي يتم إرسالها إلى الجهاز ، كما يركز على القدرة على إنشاء أزواج كيوبت لبدء عملية التشابك. ، والتي تتكون من من البتات المتشابكة ولكن في حالة واحدة ، كونها عملية مختلفة عن التراكب المتزامن.

ومع ذلك ، يمكن أن تتغير إلى حالة ثنائية جديدة ، أي أنها تنتقل من صفر إلى واحد ، بل ويمكنها أن تصل إلى حالة الأصفار والآحاد. يتم تعديل الكيوبتات بطريقة سريعة تسمح بالتطوير في إجراءات النظام ؛ تمكنوا من تغيير دولهم باختصار وكذلك في مسافات طويلة.

https://www.youtube.com/watch?v=ItZj60njqmA

على الرغم من أن الإجراء الكامل لعملية التشذير للبتات لا يزال مربكًا بعض الشيء ، فمن غير المعروف على وجه اليقين كل خطوة من الخطوات التي يتم تنفيذها حتى الحصول على الحالة النهائية للكيوبتات. يطبق الكمبيوتر الكمومي كلاً من التراكب والتشابك الكمي لتشغيله ، وهذا الجانب يختلف بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر التقليدية.

عندما يتضاعف عدد البتات في الكمبيوتر الكمومي ، تزداد سعة نظامه ، وبالتالي تزداد الكيوبتات المتوفرة في الموجات الكهرومغناطيسية ، مما يسمح بقوة أكبر في تنفيذ البيانات والمعلومات من بوابة معينة ؛ هذا هو أحد الأسباب التي تجعل هذه المعدات قادرة على إنتاج عمليات كمية وأساسية بشكل كبير.

يتم تنفيذ هذه العمليات في سلسلة ، بحيث يتم تطبيق العمليات على التوالي وإذا لزم الأمر في وقت واحد ، طالما أن المستخدم يطلب مهمة معينة. يستخدم خوارزميات كمومية لتحقيق وظائف كمومية مختلفة يتم تسريعها من خلال نقل البيانات ، مما يزيد من إمكاناتها في تطوير وتغيير حالات الكيوبتات.

تم تصميم تصميم أجهزة الكمبيوتر الكمومية بحيث يمكنها تحمل أشعة الليزر والموجات الكهرومغناطيسية في تطبيق الكيوبتات. كل من مكوناته وعملية الكم هو السبب في أن هذه المعدات لها قيمة عالية في السوق تتجاوز خمسة عشر مليون دولار للحصول على جهاز كمبيوتر من هذه الفئة.

عدم الترابط الكمي

يتميز الكمبيوتر الكمومي بوظائفه الكمومية ، إلا أنه معروف أيضًا بكونه جهاز كمبيوتر به العديد من الأخطاء في تنفيذ العمليات الحسابية ، ويرجع ذلك إلى عدم الترابط الكمي الذي يحدث في وقت تطوير العمليات باستخدام الكيوبتات. هذه مشكلة معقدة يشارك فيها تفاعل البيانات وتغيرات الحالات التي تحدث في نظامها الثنائي ، مما يؤدي إلى حدوث هذه الأخطاء في عملية ما.

عندما يحدث تواصل وتفاعل الكيوبت مع بيئة الحوسبة ، قد تظهر حالات حيث تنخفض حركاتها الكمومية في المستوى إلى حد الاختفاء. يُعرف هذا الانحلال باسم عدم الاتساق الكمي ، نظرًا لانكشاف الحالات الكمية للكيوبتات الحساسة والهشة ، والتي عندما تكون موجودة عند تغير درجة الحرارة أو تضارب البيانات ينتهي بها الأمر إلى الاختفاء.

تُعرف هذه التغييرات والاهتزازات التي شهدتها الكيوبتات بالضوضاء ، والتي تتكون من التغييرات في بيئة البتات مما يؤدي إلى انخفاض في حالتها ومستوى الكم ، ويقال إن هذه العملية تنخفض من حالة التراكب قبل ذروة المهمة التي وطلب؛ عند حدوث هذا الفشل ، يتم تقديم أخطاء مختلفة في نظام تشغيل الكمبيوتر الكمومي.

بسبب هذه المشاكل ، يوصى ببقاء أجهزة الكمبيوتر الكمومية في الأماكن غير المضطربة ، أي في الأماكن المعزولة حيث لا توجد تغييرات في الرطوبة ودرجات الحرارة وغيرها. هناك حاجة أيضًا إلى ثلاجات كبيرة للحفاظ على البيئة وبيئة الكمبيوتر في درجة حرارة يمكن التحكم فيها ، ويمكن أيضًا وضعها في غرف مفرغة.