ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา การคำนวณด้วยควอนตัมได้พัฒนาจากการเล่นแบบเก็งกำไรไปสู่การแข่งขันเชิงทดลอง แรงผลักดันในการสร้างเครื่องจักรจริงที่ใช้ประโยชน์จากกฎของกลศาสตร์ควอนตัม และใช้เครื่องจักรดังกล่าวเพื่อแก้ปัญหาบางอย่างได้เร็วกว่าที่เป็นไปได้ด้วยคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม จะมีผลกระทบอย่างมากในหลายด้าน ซึ่งรวมถึงการเร่งการค้นพบยาโดยการจำลองปฏิกิริยาเคมี
อย่างมีประสิทธิภาพ
การใช้ “ข้อมูลขนาดใหญ่” ได้ดีขึ้นด้วยการค้นหาที่รวดเร็วขึ้นในฐานข้อมูลที่ไม่มีโครงสร้าง และการปรับปรุงสภาพอากาศและการคาดการณ์ตลาดการเงินผ่านโปรโตคอลการปรับให้เหมาะสมอัจฉริยะ
เรายังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการสร้างตัวประมวลผลข้อมูลควอนตัมเหล่านี้ เมื่อเร็ว ๆ นี้ มี รายงานว่า
ทีมงานของ Google ได้สาธิตเครื่องควอนตัม ที่มีประสิทธิภาพเหนือกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม แม้ว่าสิ่งที่ เรียกว่า “อำนาจสูงสุดของควอนตัม” นี้จะจำกัดการใช้งานที่มีประโยชน์มากเกินไป อย่างไรก็ตาม นี่เป็นความสำเร็จครั้งสำคัญในภาคสนาม ซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ถึงความจริงที่ว่ามีความคืบหน้า
เป็นอย่างมากและรวดเร็ว โอกาสของรายได้เชิงพาณิชย์ที่สำคัญได้ดึงดูดความสนใจจากบริษัทคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ บริษัทเหล่านี้ตั้งเป้าที่จะผลักดันการวิจัยให้ก้าวหน้าอย่างรวดเร็วกว่าที่ภาคส่วนใดภาคหนึ่งจะบรรลุผลได้ด้วยตัวคนเดียวสำหรับผู้มีส่วนได้ส่วนเสียในอุตสาหกรรมเหล่านี้
คำถามว่าโปรเซสเซอร์ควอนตัมในอนาคตควรอยู่ในรูปแบบใดนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง แตกต่างจากไมโครโปรเซสเซอร์ทั่วไปที่จัดการข้อมูลเป็นบิตไบนารี โปรเซสเซอร์ควอนตัมใช้ qubits ซึ่งเป็นระบบสองสถานะที่เป็นไปตามหลักการพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม ตัวอย่างเช่น แต่ละ qubit
สามารถเตรียมในการซ้อนทับโดยพลการของสองสถานะไบนารี ดังนั้น ตรงกันข้ามกับบิตดั้งเดิมที่ต้องเป็น 0 หรือ 1 เสมอ คิวบิตอาจมีอยู่ในการรวมกันเชิงเส้นที่ซับซ้อนของ 0 และ 1 นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะสร้างความสัมพันธ์แบบเลือกระหว่าง qubits ต่างๆ คุณสมบัตินี้เรียกว่าการพัวพันควอนตัม
และเป็นหัวใจ
ของการเร่งความเร็วแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลที่พบในอัลกอริธึมการคำนวณควอนตัมหลายตัวโดยหลักการแล้ว มีหลายวิธีในการสร้าง qubits ต้นแบบขั้นสูงบางรุ่นใช้คิวบิตที่ทำจากไอออนของรูบิเดียมหรืออิตเทอร์เบียมจำนวนไม่กี่โหล ซึ่งถูกกักไว้ในห้องสุญญากาศโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
ที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ระบบอื่นๆ ใช้วงจรตัวนำยิ่งยวดที่มีลวดลายพิมพ์หินเก็บไว้ที่อุณหภูมิมิลลิเคลวินในตู้เย็นเจือจาง อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็ว ๆ นี้ ความก้าวหน้าทางการทดลองในอุปกรณ์นาโนที่ใช้ซิลิกอนได้นำตัวเลือกที่สามมาไว้ข้างหน้า ตัวเลือกนี้มีผลในการผลิตโปรเซสเซอร์ควอนตัมในลักษณะ
เดียวกับไมโครโปรเซสเซอร์ทั่วไป โดยใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำโลหะออกไซด์เสริมอุตสาหกรรม (CMOS) ที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลายคอมพิวเตอร์ควอนตัมซิลิกอนแนวคิดในการใช้เทคโนโลยี CMOS ที่ใช้ซิลิคอนเพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้รับการเสนอครั้งแรกในปี 1998
ซึ่งขณะนั้นเป็นนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์ของออสเตรเลีย (UNSW) ในบทความ ของเขา เสนอว่าอาร์เรย์ของอะตอมของฟอสฟอรัสแต่ละอะตอมในผลึกซิลิคอนสามารถเก็บควิบิตไว้ในสปินนิวเคลียร์ได้ และสปินคิวบิตเหล่านี้สามารถอ่านและจัดการได้โดยใช้เทคนิคนิวเคลียร์เรโซแนนซ์
แม่เหล็ก
งานของ Kane (และของนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ที่ต่อยอดจากแนวคิดของเขา – ดูกรอบด้านล่าง) ดึงดูดความสนใจในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ด้วยเหตุผลหลายประการ เหตุผลประการแรกเป็นผลมาจากการย่อขนาดอุปกรณ์ซิลิคอนที่ขับเคลื่อนด้วยกฎหมายอย่างไม่หยุดยั้งของมัวร์
ด้วยนวัตกรรมหลายทศวรรษ ทำให้ปัจจุบันสามารถสร้างทรานซิสเตอร์ที่มีความยาวเพียงไม่กี่สิบอะตอมได้ อย่างไรก็ตาม ในระดับนี้ เอฟเฟกต์ฟิสิกส์ควอนตัมเริ่มขัดขวางไม่ให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่จำกัดโอกาสสำหรับความก้าวหน้าในอนาคตของการคำนวณแบบเดิม
การสิ้นสุดของกฎของมัวร์ที่กำลังจะเกิดขึ้นนี้กระตุ้นให้นักวิจัยในสาขานี้พิจารณาการใช้เทคโนโลยีซิลิกอนในรูปแบบใหม่เพื่อขับเคลื่อนไปสู่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ “มากกว่ามัวร์”อีกเหตุผลหนึ่งที่ให้ความสำคัญกับซิลิคอนเกิดจากคุณสมบัติของวัสดุเอง สัญญาณรบกวนเป็นหนึ่งในตัวการใหญ่
ของการประมวลผลข้อมูลควอนตัม เพราะมันสามารถทำให้สถานะของ qubits เปลี่ยนสถานะได้ตลอดเวลาและในรูปแบบที่โปรแกรมเมอร์ไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการคำนวณ ปฏิสัมพันธ์ส่วนใหญ่กับสภาพแวดล้อมโดยรอบ เช่น ความไม่เสถียรของประจุไฟฟ้าและความผันผวนทางความร้อน
เป็นแหล่งสัญญาณรบกวนควิบิต พวกเขาทั้งหมดสามารถประนีประนอมข้อมูล อย่างไรก็ตาม ซิลิคอนมีสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างปราศจากเสียงรบกวน ซึ่งการหมุนสามารถรักษาธรรมชาติของควอนตัมไว้ได้ แหล่งที่มาหลักของข้อผิดพลาดควอนตัมบิตที่ไม่พึงประสงค์ในคิวบิตที่ใช้ทรานซิสเตอร์ซิลิคอน
นั้นมาจากการหมุนของนิวเคลียร์ของซิลิคอน-29 ซึ่งเป็นไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในเวเฟอร์ซิลิคอนเชิงพาณิชย์ทั้งหมด โชคดีที่ วิธีการทำให้บริสุทธิ์สามารถกำจัดไอโซโทปที่ไม่ต้องการนี้ได้ก่อนที่ผลึกซิลิกอนจะเติบโต ทำให้เกิดเวเฟอร์ของซิลิกอน-28 ที่ปราศจากการหมุนเป็นส่วนใหญ่
ด้วยเหตุนี้ การหมุนของอิเล็กตรอนในซิลิกอนจึงเป็นควอบิตโซลิดสเตตที่แข็งแกร่งที่สุดที่มีอยู่อย่างไรก็ตาม บางทีความดึงดูดใจที่ใหญ่ที่สุดของโปรเซสเซอร์ควอนตัมที่ใช้ซิลิกอนก็คือหัวใจของพวกเขา พวกเขาใช้เทคโนโลยีเดียวกับที่อุตสาหกรรมไมโครชิปใช้มาตลอด 60 ปีที่ผ่านมา ซึ่งหมายความว่าผู้ผลิตสามารถคาดหวังที่จะได้รับประโยชน์จากการลงทุนโครงสร้างพื้นฐาน
credit: worldofwarcraftblogs.com Dialogues2004.com KilledTheJoneses.com 1000hillscc.com trtwitter.com bajoecolodge.com SnebLoggers.com withoutprescription-cialis-generic.com DailyComfortChallenge.com umweltakademie-blog.com combloglovin.com
