IT აკადემია STEP! ჩვენ 1999 წლიდან ვსწავლობთ. მაღალი ხარისხის კომპიუტერულ განათლებას მოზრდილებში და ბავშვებში.

თბილისი
ШАГ логотип

რა წვლილი შეაქვს კვანტურ ფიზიკას კომპიუტერის გამოყენებაში?

26.05.2021

755 დათვალიერება

წარმოიდგინეთ, მაშინ როდესაც თქვენ მშვიდად მიირთმევთ ფინჯან ყავას, ამ დროს თქვენი კომპიუტერი რეაქტიული სიჩქარით მუშაობს და აკეთებს არაჩვეულებრივად რთულ გამოთვლებს, ისეთს, რომელზეც მხოლოდ ფიქრიც კი თავბრუსხვევას იწვევს.

 

ჩინეთის კვლევითი ცენტრების ჯგუფმა, იან-ვეი პანის და ჩაო-იანგ ლუს ხელმძღვანელობით, შექმნეს კვანტური სისტემა, სახელწოდებით „ჯიუჟანგი“ - მათემატიკის პრაქტიკული სახელმძღვანელოს საპატივსაცემოდ, რომელიც დაიწერა ძვ.წ. I და II საუკუნეებში, ჩინეთში - რომელსაც შეეძლო უკიდურესად რთული გამოთვლების ამოხსნა 200 წამში; ეს ეტაპი Science  ჟურნალმა 18 დეკემბერს გამოაქვეყნა. იგივე პრობლემის გადასაჭრელად, ჩვეულებრივ სუპერკომპიუტერს 2.5 მილიარდი წელი დასჭირდებოდა! ჩვენ კი შეგვიძლია ყავის მირთმევისას დავაკვირდეთ ევოლუციის ცვლილებას ბაქტერიიდან ადამიანამდე. ეს დრო წარმოადგენს დედამიწის ასაკის ნახევარს. ამრიგად, ეფექტურობა იზრდება 10 ფაქტორით14.

 

გამოთვლები, რომლებსაც ჩინეთის პროექტი ატარებს კვანტური სისტემის სიმძლავრის დემონსტრირებისთვის, შეესაბამება ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის პრობლემას, რომელიც "ბოზონის შერჩევის" სახელითაა ცნობილი. ამ პიონერულ კვანტურ სისტემას, რომელიც მათ შექმნეს, ახასიათებს ის, რომ მისი კუბიტები ფოტონებია და ის ოთახის ტემპერატურაზე მუშაობს. ამის საპირისპიროდ, 2019 წელს Google-მა წარმოადგინა 53 კუბიტიანი Sycamore კვანტური კომპიუტერი, რომელიც, „ჯიუჟანგის“ კვანტური სისტემისგან განსხვავებით პროგრამირებადია, მაგრამ უნდა იმუშაოს აბსოლუტურ ნულამდე არსებულ ტემპერატურებზე -273,15 ° C. მიუხედავად იმისა, რომ „ჯიუჟანგის“ კვანტური სისტემა არ არის პროგრამირებადი და მხოლოდ რამდენიმე სპეციფიურ გამოთვლას ასრულებს, თუ პრობლემა საკმაოდ აქტუალურია, შესაძლებელია მისი გარდაქმნა სპეციალურად მის მოსაგვარებლად. ამ ჩინურმა პროექტმა აჩვენა ფოტონიკის სარგებლიანობა კვანტური კომპიუტერების შესაქმნელად და გაააქტიურა კვლევის ეს ხაზი.

 

იმის გასაგებად, თუ რა დიდი პოტენციალი აქვს კვანტურ ტექნოლოგიას, მნიშვნელოვანია კუბიტის წარმოდგენა.

პირველ რიგში, გავიხსენოთ როგორ განისაზღვრება ბიტი. ბიტი - ბინარული ციფრი - არის ინფორმაციის მინიმალური ერთეული, რომელიც გამოიყენება კომპიუტერულ მეცნიერებასა და ინფორმაციის თეორიაში. ბიტს შეიძლება ჰქონდეს მხოლოდ ორი ურთიერთგამომრიცხავი მდგომარეობა, რომლებიც ჩვეულებრივ წარმოდგენილია 0-თ და 1-ით.

 

კვანტური მექანიკის განვითარება საშუალებას გვაძლევს დავადგინოთ ინფორმაციის ახალი ერთეული: კუბიტი - კვანტური ბიტი -. კუბიტის შესაძლო მდგომარეობებია |0⟩ და |1⟩ დირაკის აღნიშვნის შემდეგ, რომელიც სტანდარტული აღნიშვნაა კვანტური მექანიკის მდგომარეობებისთვის და კლასიკური ბიტის 0 და 1 მდგომარეობების ანალოგიურია. განსხვავება კუბიტსა და ბიტს შორის არის ის, რომ კუბიტი არის ორივე მდგომარეობის – |0⟩ და |1⟩ წრფივი კომბინაცია, ფაქტი, რომელსაც სუპერპოზიციას უწოდებენ.

 

|ψ⟩ = α |0⟩ + β |1⟩

 

α და β კოეფიციენტები კომპლექსური რიცხვებია (α, β ∈ ℂ) და განვსაზღვრავენ, თუ რა ალბათობით მიიღება |0⟩ და |1⟩ მდგომარეობები გაზომვის გაკეთებისას. ამრიგად, როდესაც კუბიტს ვზომავთ, ვიღებთ მნიშვნელობას 0  ალბათობით – |α|2  ან მნიშვნელობას 1 ალბათობით – |β|2. ვინაიდან ყველა შესაძლო მდგომარეობის შესაბამისი ალბათობათა ჯამი ყოველთვის არის 1, ჩვენ ვიღებთ შემდეგ დამოკიდებულებას |α|2 + |β|2 = 1.

გამოსახულება 1. კლასიკური ბიტის გრაფიკული გამოსახულება ბლოხის სფეროსთან შედარებით (1 კუბიტის წარმოდგენა).

 


მდგომარეობების სუპერპოზიცია, რომელიც კუბიტს შემოაქვს ფართოვდება, როდესაც 1 კუბიტის ნაცვლად გვაქვს მეტი. ასე რომ, ჩვენ ვგებულობთ:

 

  • 1 ბიტი შეიძლება იყოს 0 ან 1, ხოლო 1 კიბიტი წარმოადგენს 0-სა და 1-ის გადაფარვას.
  • 2 ბიტი შეიძლება იყოს 00, 01, 10 ან 11, ხოლო 2 კუბიტი წარმოადგენს 00-ის, 01-ის, 10-ის და 11-ის გადაფარვას.
  • 3 ბიტი შეიძლება იყოს 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, ან 111, ხოლო 3 კუბიტი წარმოადგენს 000-ის, 001-ის, 010-ის, 011-ის, 100-ის, 101-ის, 110-ის და 111-ის გადაფარვას.

 

და ასე შემდეგ.. ასე რომ, კვანტური სისტემა N კუბიტით წარმოადგენს 2 N  მდგომარეობებს ერთდროულად.

გამოსახულება 2. კლასიკური ბიტის რეპრეზენტაცია კუბიტის რეპრეზენტაციის წინააღმდეგ.

 

ასე რომ, ერთი მხრივ, კლასიკური სისტემა მუშაობს ლოგიკური ტიპების (Boolean) ლოგიკის შესაბამისად და მოქმედებს თანმიმდევრულად N ბიტებზე, ხოლო, მეორე მხრივ, კვანტური სისტემა მიჰყვება კვანტურ ლოგიკას, რომელიც ნებას რთავს პარალელურ მუშაობას 2N მდგომარეობებზე.

 

იგივენაირად, კლასიკური სისტემები იყენებენ ცნობილ ლოგიკურ კარიბჭეს - AND, OR, XOR, NOT - კვანტურ სისტემებს მართავს კვანტური კარიბჭეები. კვანტური კარიბჭის ხასიათს ადგენს კვანტური მექანიკა და ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო თვისება ის არის, რომ, კლასიკური სისტემების ლოგიკური კარიბჭისგან განსხვავებით, ისინი შექცევადია.

 

კვლავ ფიქრობ თუ რომელია მომავლის პროფესია?
→ დარეგისტრირდი ახლავე!

 

ამ მოკლე ახსნაში მოცემულია კვანტური გამოთვლების რამდენიმე ფუნდამენტური ასპექტი, რომლებიც ამართლებს კვანტური რევოლუციის დიდ პოტენციალს, რომელსაც ჩვენ განვიცდით. ამჟამად, არსებობს რამდენიმე ინიციატივა, რომელიც ეძღვნება განვითარებადი კვანტური ტექნოლოგიის კვლევას და განვითარებას. ევროკავშირში მიმდინარეობს პროექტი „კვანტური ფლაგმანი“, რომლის დაფინანსებაა 1000 მილიონი ევრო; შეერთებულ შტატებში არსებობს ეროვნული კვანტური ინიციატივა, რომელსაც 1,200 მილიონი დოლარი აქვს ბიუჯეტში, ხოლო ჩინეთი აშენებს კვანტური ტექნოლოგიის უზარმაზარ ლაბორატორიას და ეროვნული პროგრამა ითვლის 15,000 მილიონ დოლარს.

 

მომავალში, კვანტური ტექნოლოგიის დახმარებით, დიდი მიღწევებია მოსალოდნელი ისეთ სფეროებში, როგორებიცაა ხელოვნური ინტელექტი, კიბერუსაფრთხოება ან კვანტური ნეირონული ქსელების განვითარება, სხვა პროგრამებთან ერთად, რომელთა წარმოდგენა ახლა არც კი შეგვიძლია, მათი ამჟამად ემბრიონული მდგომარეობიდან გამომდინარე.

 

და ბოლოს

უმჯობესია გავიხსენოთ 1954 წლის 9 იანვრის ეფემერიდები, როდესაც IBM კომპანიამ ნიუ იორკში წარადგინა პირველი ინტეგრალური სქემის კალკულატორი ანუ ელექტრონული ტვინი, რადგან არ არის გამორიცხული, რომ ახლა ჩვენ ვცხოვრობთ ისტორულ მომენტში, რომელიც სავსეა  კვანტური ტექნოლოგიის მიღწევებით, რომლებიც წინასწარმეტყველებენ იმედიან მომავალს ახალი შესაძლებლობებით.
 

ბიბლიოგრაფია / მასალები 

Nielsen, M. A. & Chuang, I. L. (2012). კვანტური გამოთვლა და კვანტური ინფორმაცია. კემბრიჯი: კემბრიჯის უნივერსიტეტის პრესა.

 

Zhong HS, Wang H, Deng YH, Chen MC, Peng LC, Luo YH, Qin J, Wu D, Ding X, Hu Y, Hu P, Yang XY, Zhang WJ, Li H, Li Y, Jiang X, Gan L, Yang G, You L, Wang Z, Li L, Liu NL, Lu CY, Pan JW (2020). კვანტური გამოთვლითი უპირატესობა ფოტონების გამოყენებით. მეცნიერება 370 (6523): 1460-1463.

 

Arute F, Arya K, Babbush R, Bacon D, et al. (2019). კვანტური უპირატესობა პროგრამირებადი ზეგამტარი პროცესორის გამოყენებით. ბუნება. 574 (7779): 505-510.

 

ჩვენთან სტეპ აკადემიაში თქვენ გაქვთ შესაძლებლობა შეისწავლოთ პროგრამირება, მიიღოთ ხარისხიანი ცოდნა და უზარმაზარი გამოცდილება! შემოგვიერთდით აკადემიაში!

 

შემოგვიერთდით სტეპერების დიდ ოჯახში! 

IT Academy Step ლიდერი IT სფეროში , ახლა უკვე 100+ ფილიალით!

+995 577 538 549 ქ.თელავი, ნადიკვრის #23

+995 (32) 215-55-51 ქ.თბილისი, ა.ყაზბეგის 34/34 ბ

https://www.facebook.com/itstep.ge



ავტორის სწავლების ტექნოლოგიები::

IT აკადემია STEP

AI-ს ყველაფერი შეუძლია - მაშინ რაში გვჭირდება პროგრამისტი

თუ AI კოდს წერს და საიტის შექმნაშიც გვეხმარება, რაში გვჭირდება პროგრამისტი? გაიგე, რა განსხვავებაა გენერირებულ კოდსა და საიმედო ციფრულ პროდუქტს შორის, რატომ სჭირდება AI-ის პასუხებს გადამოწმება და რა ცოდნა დაგეხმარება პროგრამირების შესწავლაში თანამედროვე ინსტრუმენტების გამოყენებით.

კოდის შექმნიდან რეალური პრობლემის გადაჭრამდე წარმოიდგინე, ხელოვნურ ინტელექტს სთხოვ: „შემიქმენი ონლაინმაღაზია“ და ცოტა ხანში ეკრანზე პროდუქტების ჩამონათვალი, კალათა და შეკვეთის ღილაკი ჩნდება. ბუნებრივია, გაგიჩნდეს კითხვა: თუ ტექნოლოგია ამას უკვე აკეთებს, რატომ უნდა დახარჯო დრო პროგრამირების სწავლაში? AI-ს შეუძლია კოდის დაწერა, არსებული კოდის ახსნა, ცვლილებების შეთავაზáƒ

ШАГ логотип

მშობლებისთვის

შენი შვილი Roblox-ს თამაშობს - აი, რა უნდა იცოდეს ყველა მშობელმა

თქვენი შვილი Roblox-ს თამაშობს? გაიგეთ, რას უნდა მიაქციოთ ყურადღება უსაფრთხოების პარამეტრებში, როგორ შეთანხმდეთ თამაშის წესებზე და როგორ დაეხმაროთ ბავშვს, თამაშის ინტერესიდან პირველი საკუთარი პროექტის შექმნაზე გადავიდეს.

რა იზიდავს ბავშვს Roblox-ში „კიდევ ხუთი წუთი!“ - თუ თქვენი შვილი Roblox-ს თამაშობს, ეს ფრაზა ალბათ ნაცნობია. ეკრანზე ფერად პერსონაჟებს ხედავთ, ბავშვი კი მეგობრებთან ერთად დაბრკოლებებს გადის, ვირტუალურ სახლს აწყობს ან ახალ სამყაროს იკვლევს. ბუნებრივია, გიჩნდებათ კითხვები: რას აკეთებს ამდენ ხანს? ვის ესაუბრება? შეიძლება ამ ინტერესს სასარგებლო გაგრძელებაც ჰქონდეს? პასუხების მოსაძებნá

ШАГ логотип

ზრდასრულთათვის

რომელი პროფესიების სწავლა აღარ ღირს 2026 წელს?

რომელი პროფესიების სწავლა აღარ ღირს 2026 წელს და როგორ ავიცილოთ არასწორი არჩევანი? გაიგე, რატომ არის სარისკო მხოლოდ ერთი ინსტრუმენტის ან განმეორებადი დავალების შესწავლაზე გაჩერება, როგორ იცვლება პროგრამირების, დიზაინისა და მარკეტინგის სამუშაო პროცესები და რას უნდა მიაქციო ყურადღება სასწავლო კურსის შერჩევისას.

როცა პროფესიის ნაცვლად მხოლოდ ერთი დავალების შესრულებას სწავლობ „ამ პროფესიას AI ჩაანაცვლებს“, „ამის სწავლას აზრი აღარ აქვს“, „სანამ კურსს დაამთავრებ, ეს ცოდნა მოძველდება“ - მსგავსი ფრაზების მოსმენის შემდეგ პროფესიის არჩევა კიდევ უფრო რთული ხდება. განსაკუთრებით მაშინ, როცა სწავლაში დროისა და თანხის ჩადებას გეგმავ და გინდა, გადაწყვეტილებამ რეალური შესაძლებლობები შეგიქáƒ

ШАГ логотип

ზრდასრულთათვის

რატომ იღებს შენზე მეტ ხელფასს ადამიანი, რომელსაც ნაკლები გამოცდილება აქვს

ნაკლები გამოცდილება ყოველთვის დაბალ ხელფასს არ ნიშნავს. ანაზღაურებაზე შეიძლება გავლენა ჰქონდეს პასუხისმგებლობებს, კონკრეტულ უნარებს, დასაქმების პირობებსა და მოლაპარაკების ისტორიას. გაიგე, როგორ შეაფასო საკუთარი მდგომარეობა, მოემზადო ხელფასზე საუბრისთვის და დაგეგმო შემდეგი პროფესიული ნაბიჯი.

გამოცდილების წლები ხელფასის მხოლოდ ერთი ნაწილია  ხუთი წელია მუშაობ, პასუხისმგებლობებს კეთილსინდისიერად ასრულებ და გუნდშიც ხშირად შენ გეკითხებიან რჩევას. შემდეგ იგებ, რომ თანამშრომელი, რომელსაც ნაკლები გამოცდილება აქვს, შენზე მეტ ანაზღაურებას იღებს. პირველი რეაქცია შეიძლება უსამართლობის განცდა იყოს: თუ მეტი დრო გაქვს დახარჯული პროფესიის შესწავლასა და პრაქტიკაში, რატá

ШАГ логотип

ამ საიტზე გამოიყენება Cookies

Კონფიდენციალურობის პოლიტიკა