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

742 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

ზრდასრულთათვის

სამსახური გაქვს, მაგრამ ვეღარ ვითარდები - როდის არის პროფესიის შეცვლის დრო

სამსახური გაქვს, მაგრამ გრძნობ, რომ ერთ ადგილზე გაჩერდი? გაეცანი, როგორ განასხვავო სამუშაო გარემოთი უკმაყოფილება პროფესიის შეცვლის სურვილისგან, როგორ შეამოწმო ახალი მიმართულების მიმართ ინტერესი და როგორ დაგეგმო სწავლა არსებული სამსახურის პარალელურად.

როცა სამსახურში ყველაფერი ნაცნობია და ახალი აღარაფერი გხვდება დილით სამსახურში მიდიხარ, დავალებებს ასრულებ, დღის ბოლოს კი გრჩება განცდა, რომ კიდევ ერთი დღე გავიდა და ახალი არაფერი გისწავლია. იცი, როგორ მოაგვარო ყოველდღიური საკითხები, კოლეგებიც შენს გამოცდილებას ენდობიან, მაგრამ ის, რაც ადრე გამოწვევა იყო, ახლა ავტომატურ მოქმედებად იქცა. სტაბილურობა სასიამოვნოა, თუმცა შáƒ

ШАГ логотип

ზრდასრულთათვის

როგორ დაიწყო კარიერა IT-ში ნულიდან, გამოცდილების გარეშე?

გაიგე, როგორ შეგიძლია დაიწყო კარიერა IT სფეროში ნულიდან და რა ეტაპები უნდა გაიარო სწორი მიმართულების შესარჩევად, პრაქტიკული პორტფოლიოს შესაქმნელად და სასურველ პოზიციაზე დასასაქმებლად გამოცდილების გარეშე.

მიმართულების შერჩევა და პირველი ნაბიჯები ტექნოლოგიურ სამყაროში ტექნოლოგიური სფერო დღეს ერთ-ერთ ყველაზე დინამიკურ, მოთხოვნად და მაღალანაზღაურებად მიმართულებად რჩება. მიუხედავად იმისა, რომ IT ინდუსტრია ბევრისთვის მიმზიდველია, დამწყებების უმრავლესობას ერთი და იგივე კითხვა აწუხებს: „როგორ დავიწყო, როდესაც არც ტექნიკური განათლება მაქვს და არც სამუშაო გამოცდილება?“ სინამ

ШАГ логотип

ზრდასრულთათვის

ახალი პროფესიის სწავლა სამსახურთან ერთად - რამდენად რეალურია?

გაიგე, რამდენად რეალურია ახალი პროფესიის ათვისება სრულ განაკვეთზე მუშაობის პარალელურად და აღმოაჩინე დროის მენეჯმენტის ეფექტური სტრატეგიები წარმატებული კარიერული ცვლილებისთვის.

პროფესიული ზრდის გამოწვევები და სწორი დაგეგმვა დღევანდელ სწრაფად ცვალებად სამყაროში ახალი პროფესიის ათვისება და კარიერული ცვლილება ბევრისთვის პრიორიტეტული ამოცანაა. თუმცა, მთავარი გამოწვევა, რომელიც ადამიანების უმრავლესობას აჩერებს, არსებულ სამსახურსა და ყოველდღიურ რუტინასთან სწავლის შეთავსებაა. ხშირად ჩნდება კითხვა: რეალურია თუ არა სრულფასოვანი პროფესიის შესწა

ШАГ логотип

ზრდასრულთათვის

რატომ ვერ პოულობ უკეთეს სამსახურს, მიუხედავად იმისა, რომ გამოცდილება გაქვს

აღმოაჩინე ის ფარული ბარიერები, რომლებიც ხელს გიშლის კარიერულ ზრდაში და შეიტყვე, როგორ უნდა აქციო არსებული პროფესიული გამოცდილება ახალ შესაძლებლობებად.

სავარაუდო გამოცდილების პარადოქსი: რატომ ჩერდები ერთ ადგილას? ხშირად გვგონია, რომ რაც მეტი წელი გადის ჩვენს პროფესიულ ცხოვრებაში, მით უფრო მარტივი უნდა იყოს სასურველი ვაკანსიის პოვნა და უკეთეს პოზიციაზე გადასვლა. თუმცა, რეალობა სრულიად სხვანაირია: გამოცდილმა პროფესიონალებმაც კი შესაძლოა თვეების განმავლობაში ვერ შეძლონ სასურველი შედეგების მიღწევა. პრობლემა იმაშია, რომ

ШАГ логотип

ამ საიტზე გამოიყენება Cookies

Კონფიდენციალურობის პოლიტიკა