Quantum Computers Explained – Limits of Human Technology - YouTube

Gjatë pjesës më të madhe të historisë sonë, teknologjia njerëzore është përbërë nga truri ynë, zjarri dhe shkopinj të mprehtë.

Ndërkohë që zjarri dhe shkopinjtë e mprehtë janë bërë centrale elektrike dhe armë bërthamore,

përmirësimi më i madh i ka ndodhur trurit tonë.

Që në vitet 1960, fuqia e tru-makinave tona ka vazhduar të rritet në mënyrë eksponenciale

duke i lejuar kompjuterët të bëhen më të vegjël dhe më të fuqishëm në të njëjtën kohë.

Por, ky proçes është gati të arrijë kufinjtë e vet fizikë.

Pjesët e kompjuterit janë duke iu afruar përmasave të atomit.

Për të kuptuar pse kjo gjë është problem, duhet të shpjegojmë ca gjëra bazë.

Me pak fjalë - Nga Kurzgesagt

Një kompjuter është i përbërë nga komponentë shumë të thjeshtë

që bëjnë gjëra shumë të thjeshta.

Paraqitjen e të dhënave, mjetet e proçesimit të të dhënave dhe mekanizmat e kontrollit.

Çipet kompjuterike përmbajnë module, të cilët përmbajnë porta logjike, të cilat përmbajnë transistorë.

Një transistor është forma më e thjeshtë e procesorit të të dhënave në kompjuterë,

në parim është një çelës, i cili mundet ose të ndalojë ose të hapë rrugën për informacionin që i vjen përmes.

Ky informacion është i përbërë nga bitet,

të cilat mund të marrin vlerat 0 ose 1.

Kombinimet e biteve të ndryshme përdoren për të paraqitur informacion më kompleks.

Transistorët kombinohen për të krijuar portat logjike, të cilat përsëri bëjnë gjëra shumë të thjeshta.

Për shembull, një portë DHE dërgon dalje 1 nëse të gjitha hyrjet e saj janë 1 dhe dalje 0 në të kundërt.

Kombinimet e portave logjike më në fund formojnë module domethënëse, për shembull, për mbledhjen e dy numrave.

Kur mund të mbledhësh, mundesh edhe të shumëzosh,

dhe kur mund të shumëzosh, mund të bësh, në parim, gjithçka.

Meqë të gjitha operacionet bazë janë praktikisht më të thjeshta se matematika e klasës së parë,

mund ta imagjinoni kompjuterin si një grup 7-vjeçarësh duke u përgjigjur pyetjeve të thjeshta nga matematika.

Një grup mjaftueshëm i madh i tyre mund të llogarisë çfarëdo

nga astrofizika te Zelda.

Sidoqoftë, meqë pjesët po bëhen gjithnjë e më të imta,

fizika kuantike është duke i ndërlikuar gjërat.

Me një fjalë, transistori është thjesht një çelës elektrik.

Elektriciteti është lëvizja e elektroneve nga një vend në tjetrin.

Pra, një çelës është një vendkalim që mundë t'i ndalojë elektronet të lëvizin në një drejtim.

Sot, madhësia tipike e transistorëve është 14 nanometra

që është rreth 8 herë më e vogël se diametri i virusit HIV

dhe 500 herë më e vogël se një rruazë e kuqe gjaku.

Meqë transistorët janë duke u zvogëluar deri në përmasat e disa atomeve

elektronet mund ta transferojnë veten në anën tjetër të vendkalimit të bllokuar

përmes një procesi që quhet Tunelim Kuantik.

Në botën kuantike, fizika funksionon ndryshe nga mënyra e parashikueshme me të cilën jemi mësuar

dhe kompjuterët tradicionalë nuk kanë më kuptim.

Jemi duke iu afruar një barriere të vërtetë fizike për përparimin e teknologjisë sonë.

Për ta zgjidhur këtë problem,

shkencëtarët janë duke u përpjekur për t'i përdorur këto veti kuantike në favor të tyre

duke ndërtuar kompjuterë kuantikë.

Në kompjuterë normalë, bitët janë njësia më e vogël e informacionit.

Kompjuterët kuantikë përdorin qubitët, të cilët gjithashtu mund të kenë një nga dy vlerat.

Një qubit mund të jetë një sistem kuantik i çfarëdoshëm me dy nivele

të tilla si një spin në një fushë magnetike ose një foton i vetëm.

0 dhe 1 janë gjendjet e mundëshme të këtij sistemi

si polarizimi horizontal apo vertikal i fotonit.

Në botën kuantike, qubiti nuk ka pse të jetë vetëm një nga ato.

Ai mund të jetë një raport i të dy gjendjeve njëkohësisht.

Kjo quhet Mbivendosje.

Por sapo ta testosh vlerën e tij, të themi, duke e dërguar fotonin përmes një filtri

ai duhet të vendosë të jetë i polarizuar ose vertikalisht, ose horizontalisht.

Pra, për sa kohë është i pavëzhguar,

qubiti është një mbivendosje e probabiliteteve për 0 dhe 1, dhe nuk mund ta parashikosh se cili do të jetë.

Por, në momentin që e matë

ai shëmbet në një nga gjendjet e përcaktuara.

Mbivendosja ndryshon gjithçka.

Bitët klasikë mund të jenë në një nga dy në fuqinë e katërt konfigurime të ndryshme në një kohë.

Kjo është 16 kombinime të mundëshme nga të cilat mund të përdorësh vetëm një.

Qubitët në mbivendosje, nga ana tjetër, mund të jenë në të gjithë ata 16 kombinime njëkohësisht.

Ky numër rritet në mënyrë eksponenciale me çdo qubit shtesë.

20 të tillë mund të mbajnë një milion vlera paralelisht.

Një veçori e çuditëshme dhe jointuitive që mund ta kenë qubitët është Ndërlidhja,

një lidhje e afërt që bën secilin nga këta qubit të reagojë ndaj ndryshimit të gjendjes së tjetrit në çast,

pavarësisht sa larg njëri-tjetrit gjenden.

Kjo do të thotë se kur matë vetëm njërin nga qubitët e ndërlidhur, mund të deduktosh drejtpërdrejtë veçoritë e partnerit të tij

pa pasur nevojë të shohësh.

Manipulimi i qubitëve gjithashtu të ngatërron trurin.

Një portë logjike normale mer një numër të thjeshtë hyrjesh dhe prodhon një dalje të përcaktuar.

Një portë kuantike manipulon një hyrje mbivendosjesh, rrotullon probabilitetet,

dhe prodhon një mbivendosje tjetër si dalje.

Pra, një kompjuter kuantik krijon disa qubitë, aplikon portat kuantike për t'i ndërlidhur ata dhe për të manipuluar probabilitetet

dhe në fund matë rezultatin, duke shembur mbivendosjet në një varg 0sh e 1shash.

Kjo do të thotë se zgjidhë njëkohësisht një numër të madh llogaritjesh të mundëshme bazuar në skemën tënde.

Në fund të fundit, mund të matësh vetëm një nga ata rezultate dhe ai do të jetë me siguri ai që do

kështu që mund të duash të rikontrollosh dhe të provosh përsëri.

Por, duke shfrytëzuar me mençuri mbivendosjen dhe ndërlidhjen,

kjo mund të jetë eksponencialisht më efikase se sa do të ishte e mundur në një kompjuter normal.

Pra, përderisa kompjuterët kuantikë me gjasë nuk do të zëvendësojnë kompjuterët në shtëpitë tona,

në disa fusha, ata janë shumë më superiorë.

Një nga ato fusha është kërkimi në bazë të dhënash.

Për të gjetur diçka në një bazë të dhënash, një kompjuter normal mund të ketë nevojë të testojë secilën nga të dhënat.

Algoritmet kuantike kanë nevojë vetëm për rrënjën katrore të asaj kohe

gjë që për baza të mëdha të dhënash është diferencë shumë e madhe.

Përdorimi më i famshëm i kompjuterëve kuantikë është shkatërrimi i sigurisë së TI.

Tani për tani, të dhënat tuaja të kërkimit në internet, postës elektronike dhe bankës janë duke u mbajtur të sigurta nga një sistem enkriptimi

në të cilin ju u jepni të gjithëve një çelës publik për të koduar mesazhe që vetëm ju mund t'i çkodoni.

Problemi është se çelësi publik mund të përdoret për të llogaritur çelësin tuaj privat sekret.

Për fat të mirë, bërja e matematikës së nevojshme në një kompjuter normal do të merrte vite gjykimi dhe gabimi.

Por, një kompjuter kuantik me përshpejtim eksponencial do të mund ta bënte menjëherë.

Një tjetër përdorim i ri eksitues janë simulimet.

Simulimet e botës kuantike kërkojnë shumë rezerva

e edhe për struktura më të mëdha siç janë molekulat atyre shpesh u mungon saktësia.

Kështu që, pse të mos simulojmë fizikën kuantike me fizikë kuantike?

Simulimet kuantike mund të na japin njohuri të reja për proteinat, gjë që do të revolucionarizonte mjekësinë.

Tani për tani ne nuk e dimë nëse kompjuterët kuantikë do të jenë thjesht një vegël e specializuar

apo një revolucion i madh për njerëzimin.

Ne nuk ia kemi idenë se ku janë kufinjtë e teknologjisë

dhe ekziston vetëm një mënyrë për ta zbuluar.

Kjo video është mbështetur nga Akademia Australiane e Shkencave

e cila promovon dhe mbështetë përsosmërinë në shkencë.

Mëso më shumë për këtë temë dhe të tjera si kjo në nova.org.au

Ishte kënaqësi të punoja me ta, prandaj shkoni e shihni faqen e tyre!

Videot tona gjithashtu mundësohen nga mbështetja juaj në patreon.com

Nëse donë të na mbështesni dhe të bëheni pjesë e ushtrisë së zogjve të Kurtzgesagt, shihni faqen tonë në Patreon!

Titrat shqip nga: Pendulum - SciMag.