Mnamo 1981, mwanafizikia wa Amerika na Nobel Laureate, Richard Feynman, alitoa hotuba katika Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts (MIT) karibu na Boston, ambayo alielezea wazo la mapinduzi. Feynman alipendekeza kwamba fizikia ya ajabu ya mechanics ya quantum inaweza kutumika kufanya mahesabu. Sehemu ya kompyuta ya quantum ilizaliwa. Katika miaka 40 zaidi tangu, imekuwa eneo kubwa la utafiti katika sayansi ya kompyuta. Licha ya miaka ya maendeleo ya kupendeza, wataalamu wa fizikia bado hawajaunda kompyuta za vitendo ambazo zinafaa kwa matumizi ya kila siku na hali ya kawaida (kwa mfano, kompyuta nyingi za kiwango cha juu hufanya kazi kwa joto la chini sana). Maswali na kutokuwa na uhakika bado kunabaki juu ya njia bora za kufikia hatua hii. Je! Ni nini hasa kompyuta ya Quantum, na tunakaribia jinsi gani kuwaona wakiingia kwenye matumizi mengi? Wacha kwanza tuangalie kompyuta ya classical, aina ya kompyuta ambayo tunategemea leo, kama kompyuta ndogo ninayotumia kuandika kipande hiki. Kompyuta za classical husindika habari kwa kutumia mchanganyiko wa “bits”, vitengo vyao vidogo vya data. Vipande hivi vina maadili ya ama 0 au 1. Kila kitu unachofanya kwenye kompyuta yako, kutoka kwa kuandika barua pepe hadi kuvinjari wavuti, inafanywa kwa usindikaji mchanganyiko wa biti hizi kwenye kamba za zeroes na zile. Kompyuta za Quantum, kwa upande mwingine, tumia bits za quantum, au qubits. Tofauti na vipande vya classical, Qubits haziwakilishi tu 0 au 1. Shukrani kwa mali inayoitwa quantum superposition, Qubits zinaweza kuwa katika majimbo mengi wakati huo huo. Hii inamaanisha kuwa qubit inaweza kuwa 0, 1, au zote mbili kwa wakati mmoja. Hii ndio inapeana kompyuta za kiwango cha juu uwezo wa kusindika idadi kubwa ya data na habari wakati huo huo. Fikiria kuwa na uwezo wa kuchunguza kila suluhisho linalowezekana kwa shida mara moja, badala ya mara moja kwa wakati mmoja. Ingekuruhusu kuzunguka njia yako kupitia maze kwa wakati huo huo kujaribu njia zote zinazowezekana kwa wakati mmoja kupata ile inayofaa. Kompyuta za Quantum kwa hivyo zina haraka sana kupata suluhisho bora, kama vile kutambua njia fupi, njia ya haraka. Qubits tofauti zinaweza kuhusishwa kupitia uzushi wa kiwango cha entanglement.Jurik Peter / Shutterstock fikiria juu ya shida ngumu sana ya kurekebisha ndege za ndege baada ya kuchelewesha au tukio lisilotarajiwa. Hii hufanyika na utaratibu katika ulimwengu wa kweli, lakini suluhisho zilizotumika zinaweza kuwa sio bora au bora. Ili kutekeleza majibu bora, kompyuta za kawaida zingehitaji kuzingatia, moja kwa moja, mchanganyiko wote unaowezekana wa kusonga, kurudisha nyuma, kuchelewesha, kufuta au kuweka vikundi, ndege. Kila siku kuna ndege zaidi ya 45,000, zilizopangwa na ndege zaidi ya 500, zinaunganisha viwanja vya ndege zaidi ya 4,000. Shida hii itachukua miaka kutatua kwa kompyuta ya classical. Kwa upande mwingine, kompyuta ya quantum ingeweza kujaribu uwezekano huu wote mara moja na wacha usanidi bora uibuka. Qubits pia zina mali ya kawaida inayojulikana kama Entanglement. Wakati qubits zinashikwa, hali ya qubit moja inaweza kutegemea hali ya mwingine, haijalishi ni mbali gani. Hili ni jambo ambalo, tena, halina mwenzake katika kompyuta ya classical. Kuingia kunaruhusu kompyuta za kiasi kutatua shida fulani haraka haraka kuliko kompyuta za jadi zinaweza. Swali la kawaida ni ikiwa kompyuta za quantum zitabadilisha kabisa kompyuta za classical au la. Jibu fupi ni hapana, angalau sio katika siku zijazo zinazoonekana. Kompyuta za Quantum zina nguvu sana kwa kutatua shida maalum – kama vile kuiga mwingiliano kati ya molekuli tofauti, kupata suluhisho bora kutoka kwa chaguzi nyingi au kushughulika na usimbuaji na utapeli. Walakini, haifai kwa kila aina ya kazi. Kompyuta za classical husindika hesabu moja kwa wakati mmoja katika mlolongo wa mstari, na hufuata algorithms (seti za sheria za hisabati za kutekeleza majukumu fulani ya kompyuta) iliyoundwa kwa matumizi na biti za classical ambazo ni 0 au 1. Hii inawafanya kutabirika, nguvu na nguvu chini ya makosa kuliko mashine za quantum. Kwa mahitaji ya kila siku ya kompyuta kama vile usindikaji wa maneno au kuvinjari mtandao, kompyuta za classical zitaendelea kuchukua jukumu kubwa. Kuna angalau sababu mbili za hiyo. Ya kwanza ni ya vitendo. Kuunda kompyuta ya kiasi ambayo inaweza kuendesha mahesabu ya kuaminika ni ngumu sana. Ulimwengu wa quantum ni tete sana, na Qubits husumbuliwa kwa urahisi na vitu katika mazingira yao, kama vile kuingiliwa kutoka kwa mionzi ya umeme, ambayo inawafanya wapewe makosa. Sababu ya pili iko katika kutokuwa na uhakika wa asili katika kushughulika na Qubits. Kwa sababu Qubits ziko kwenye nafasi ya juu (sio 0 au 1) sio ya kutabirika kama vipande vinavyotumika kwenye kompyuta ya classical. Wanafizikia kwa hivyo wanaelezea Qubits na mahesabu yao katika suala la uwezekano. Hii inamaanisha kuwa shida hiyo hiyo, kwa kutumia algorithm sawa ya quantum, kukimbia mara kadhaa kwenye kompyuta sawa ya quantum inaweza kurudisha suluhisho tofauti kila wakati. Ili kushughulikia kutokuwa na uhakika huu, algorithms ya quantum kawaida huendeshwa mara kadhaa. Matokeo yake yanachambuliwa kwa takwimu ili kuamua suluhisho linalowezekana zaidi. Njia hii inaruhusu watafiti kutoa habari yenye maana kutoka kwa hesabu za asili za kawaida. Kwa mtazamo wa kibiashara, maendeleo ya kompyuta ya kiasi bado iko katika hatua zake za mwanzo, lakini mazingira ni tofauti sana na kampuni nyingi mpya zinazoonekana kila mwaka. Inafurahisha kuona kwamba kwa kuongeza kampuni kubwa, zilizoanzishwa kama IBM na Google, mpya zinajiunga, kama IQM, PASQAL na Startups kama vile Alice na Bob. Wote wanafanya kazi katika kutengeneza kompyuta za quantum kuwa za kuaminika zaidi, zenye hatari na kupatikana. Hapo zamani, wazalishaji wameangazia idadi ya qubits kwenye kompyuta zao za kiasi, kama kipimo cha jinsi mashine hiyo ina nguvu. Watengenezaji wanazidi kuweka kipaumbele njia za kurekebisha makosa ambayo kompyuta za kiasi zinakabiliwa. Mabadiliko haya ni muhimu kwa kukuza kompyuta kubwa, zenye uvumilivu wa makosa, kwani mbinu hizi ni muhimu kwa kuboresha utumiaji wao. Chip ya hivi karibuni ya Google, Willow, ilionyesha hivi karibuni maendeleo ya kushangaza katika eneo hili. Qubits zaidi Google iliyotumiwa katika Willow, ndivyo ilipunguza makosa. Mafanikio haya yanaashiria hatua muhimu kuelekea kujenga kompyuta zinazofaa kibiashara ambazo zinaweza kubadilisha uwanja kama dawa, nishati na AI. Baada ya zaidi ya miaka 40, kompyuta ya quantum bado iko katika mchanga, lakini maendeleo makubwa yanatarajiwa katika muongo ujao. Asili ya uwezekano wa mashine hizi inawakilisha tofauti ya msingi kati ya kompyuta ya kawaida na ya classical. Ni nini huwafanya kuwa dhaifu na ngumu kukuza na kuongeza. Wakati huo huo, ndio inawafanya kuwa zana yenye nguvu sana ya kutatua shida za optimization, kuchunguza suluhisho nyingi kwa wakati mmoja, haraka na kwa ufanisi zaidi kwamba kompyuta za classical zinaweza. Domenico Vicinanza, Profesa Mshiriki wa Mifumo ya Akili na Sayansi ya Takwimu, Chuo Kikuu cha Anglia Ruskin Nakala hii imechapishwa tena kutoka kwa mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma nakala ya asili.
Leave a Reply