Κβαντικός υπολογιστής και η Τεχνολογία του (μέρος β)

Κβαντικός υπολογιστής και η Τεχνολογία του (μέρος β)

Ο Κβαντικός Υπολογιστής και η Τεχνολογία του: Βασικές έννοιες  για την δημιουργία του.

Κβαντική Υπέρθεση (ή Επαλληλία): Σύμφωνα με την κλασσική φυσική ένα νόμισμα μπορεί να είναι κορώνα ή γράμματα (ή διαφορετικά εκφρασμένο σε bit αντιστοίχως 0 ή 1). Στην κβαντική φυσική και σύμφωνα με την κβαντική θεωρία της υπέρθεσης όταν κάποιος το «έστριβε» αυτό θα ήταν ταυτοχρόνως και κορώνα και γράμματα δηλαδή στην κβαντική κατάσταση θα έχουμε ταυτόχρονα αναπαράσταση πολλαπλών καταστάσεων (και τις δύο όψεις) και αυτό ορίζει το κβαντικό bit (Qu-Bit).

 

superposition

 

Κβαντική Διεμπλοκή (ή Εναγκαλισμός ή Εμπλοκή): Στην κλασσική φυσική κάθε κατάσταση είναι ανεξάρτητη από την άλλη (δηλαδή στον ψηφιακό υπολογιστή θα έχουμε είτε 0 είτε 1). Στην κβαντική φυσική όμως εφ’ όσον το κβαντικό qubit βρίσκεται ταυτόχρονα και στο 0 και στο 1, δεν μπορεί αυτές οι καταστάσεις (0 και 1) να είναι ανεξάρτητες αλλά θα είναι μια «σύμπλευση» μια «διεμπλεκόμενη» κατάσταση. Όσο περισσότερα qubits τόσο περισσότερες κβαντικές καταστάσεις εκθετικά κλιμακούμενες και αυξανόμενες συγκριτικά με τα κλασσικά ψηφιακά bits.

entaglement

Αποσυνοχή (ή Αποσφαλμάτωση ή Ευθραυστότητα): Οι κβαντικές καταστάσεις είναι υπερβολικά εύθραυστες. Αν ένας παρατηρητής κάνει μια μέτρηση ή παρατήρηση τότε αυτές καταρρέουν και μεταβαίνουν στην απλή κλασσική κατάσταση. Αυτό το πρόβλημα καλούνται οι επιστήμονες να αντιμετωπίσουν προκειμένου να καταστεί μαζική η παραγωγή των κβαντικών υπολογιστών.

 

Κβαντική κρυπτογραφία (θεώρημα  μη κλωνοποίησης): Αν κάποιος παρατηρητής (στην κρυπτογραφία αντίστοιχα ένας υποκλοπέας κωδικοποιημένου μηνύματος που ανταλλάσσεται μεταξύ αποστολέα και παραλήπτη) προσπαθήσει να αντιγράψει ή να «κρυφακούσει» ή να αναπαράγει μια κβαντική πληροφορία τότε η  κβαντική κατάσταση καταρρέει και δεν μπορεί να την αντιγράψει και να την υποκλέψει. Αυτό συμβαίνει γιατί ο παρατηρητής και ο αποστολέας του μηνύματος μπορούν άμεσα να  αντιληφθούν αν κάποιος προσπαθεί να υποκλέψει το μήνυμα τους καθώς υπάρχει το θεώρημα της μη κλωνοποίησης σύμφωνα με το οποίο η κβαντική φυσική απαγορεύει την ακριβή αντιγραφή εμπλεκόμενων καταστάσεων ή στην περίπτωση των υπολογιστών την αντιγραφή  qubits. Η κβαντική κρυπτογραφία στηρίζεται στην κβαντική τηλεμεταφορά σύμφωνα με την οποία η πληροφορίες που στέλνονται μεταξύ διεμπλεκόμενων σωματιδίων (π.χ. δύο φωτονίων) ταξιδεύουν ακαριαία με την ταχύτητα του φωτός και το ένα γνωρίζει τα χαρακτηριστικά του άλλου σωματιδίου.

Κβαντικός υπολογιστής και η Τεχνολογία του

Ενημερωτικό φυλλάδιο που κυκλοφόρησε η Intel για τους κβαντικούς υπολογιστές.

intel-qubits

Γεωμετρική αναπαράσταση των καταστάσεων των Qu-bits.

Ο χώρος απεικόνισης των καταστάσεων γίνεται πάνω στο πεδίο των μιγαδικών αριθμών και ουσιαστικά είναι χώρος που παίρνει άπειρες διαστάσεις. Αυτός ο χώρος καλείται χώρος Hilbert και δεν είναι άλλος από ένα διανυσματικό χώρο στον οποίο θα περιοριστούμε για την παρουσίαση των κβαντικών υπολογιστών σε δισδιάστατο ή τρισδιάστατο περιβάλλον ώστε σε αυτόν να έχουμε γεωμετρικά ζεύγος διανυσμάτων που θα αναπαριστά δύο ή περισσότερα σωματίδια (φωτόνια, ηλεκτρόνια κ.τ.λ.). Επιτυγχάνεται έτσι η γενίκευση της έννοιας του Ευκλείδιου χώρου. Στους κβαντικούς υπολογιστές και την κβαντική θεωρία η γεωμετρική αναπαράσταση των κβαντικών καταστάσεων γίνεται με την σφαίρα Bloch η οποία είναι μια γεωμετρική αναπαράσταση του χώρου κατάστασης ενός κβαντικού συστήματος δύο καταστάσεων και απεικονίζει τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των κβαντικών bits. Η ακτίνα της σφαίρας Bloch είναι μονάδα όσο και το μήκος του διανύσματος κατάστασης του qubit,  ενώ οι τιμές που παίρνει η γωνία θ είναι μεταξύ 0ο και 180ο .

bloch-sphere

Κβαντικός υπολογιστής : τα κύρια μέρη του ως σήμερα

Δες εδώ

Απάντηση

Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για να μειώσει τα ανεπιθύμητα σχόλια. Μάθετε πώς υφίστανται επεξεργασία τα δεδομένα των σχολίων σας.