کامپیوتر کوانتومی چه تفاوتی با کامپیوتر خانگی دارد؟

به گزارش سیناپرس، کامپیوتر خانگی یا لپ تاپ شما، مانند تمام رایانه های معمولی ، برق را در تراشه های سیلیکونی خود مورد استفاده قرار داده و به کمک آن عملیات پردازش را انجام می دهد. در این فرایند مقدار کمی جریان الکتریکی استفاده شده و اجزای کامپیوتر به کمک آن روشن یا خاموش می شوند که نشان دهنده سیگنال های منطقی درست و نادرست یا اعداد دو دویی یک و صفر است. به همین دلیل تمام سخت افزارهای رایج در این رایانه ها بر اساس عملیات منطقی و البته بر روی رقم های باینری (بیت) ساخته شده اند.

نقطه مقابل آن،رایانه های کوانتومی عناصر کوانتومی منفرد مانند الکترون یا فوتون را که در این زمینه کیوبیت نامیده می شوند ، مورد استفاده قرار می دهند. در حقیقت خواص کوانتومی عجیب این ذرات ریز است که به کامپیوترهای کوانتومی قدرت می بخشد. به عنوان مثال ، به دلیل چرخش ، الکترون ها ممکن است به یکباره بالا یا پایین شده و فوتون ها ممکن است به حالت عمودی یا افقی قرار گیرند.

پدیده فوق با عنوان برهم نهی کوانتومی نامیده شده و به این معنی است که یک کیوبیت به طور همزمان در هر دو حالت قرار می گیرد. این موضوع تا زمانی تداوم دارد که با برخی از عوامل خارجی ارتباط برقرار شود که باعث تنظیم حالت آن می شود.به گزارش سیناپرس،البته هر نوع لرزش یا اختلال در مجاورت آن می تواند باعث فروپاشی شود.

برای جلوگیری از چنین تجزیه کوانتومی ، دانشمندان سعی می کنند حالتهای فوق العاده شکننده کیوبیتها را در اتاقهای خلا و یخچالهای ویژه ای  از فضای خارجی حفظ کنند. کیوبیت ها همچنین به یک ویژگی عجیب و غریب معروف به درهم آمیختگی متکی هستند ، جایی که خاصیت یک ذره با ماده دیگری درهم آمیخته است.

اینجاست که شرایط  واقعاً پیچیده می شود زیرا اگر ما دو ذره درهم پیچیده با چرخش صفر کل بسازیم و حالت یک ذره بهم بخورد تا چرخش آن در جهت عقربه های ساعت باشد ، حالت ذره دیگر در جهت عکس عقربه ساعت خواهد بود، حتی اگر این دو ذره در هیچ  حالتی در مجاورت یکدیگر نباشند.
معنی پدیده فوق،  اساساً این است که می توان کیوبیت ها را به محض درهم آمیختن به طور همزمان تعداد زیادی از اعداد ممکن را نشان داد. به عنوان مثال ، رایانه کوانتومی گوگل که با نام  Sycamore شناخته می شود دارای ۵۳ کیوبیت است که می تواند بیش از 10،000،000،000،000،000 (۱۰ کوادریلیون) ترکیب را به طور همزمان نشان دهد. این قابلیت بدان معنی است که رایانه فوق می تواند محاسبه ای را در ۲۰۰ ثانیه انجام دهد که برای یک کامپیوتر معمولی ۱۰ هزار سال طول می کشد.

از نظر تئوری ، این ویژگی و قدرت خاص بدان معناست که یک کامپیوتر کوانتومی می تواند محاسبات تخصصی را انجام دهد که از توان رایانه های معمولی خارج است. به گزارش سیناپرس،البته باید یک نکته مهم را هم در نظر داشت که با توجه به شرایط ذخیره سازی ظریف مورد نیاز در رایانه های کوانتومی، هنوز زمان زیادی وجود دارد تا بتوانیم پردازنده های کوانتومی را در لپ تاپ های خود داشته باشیم.

مترجم: حمید تعالی
منبع: sciencefocus