Kvant hesablamaları (Quantum computing) nədir?

Kvant kompüterləri elmdə yeni irəliləyişlərin, həyatların xilas edilməsi üçün dərmanların, xəstəliklərin erkən diaqnostikası üçün maşın öyrənmə metodlarının, daha effektiv qurğuların və strukturların yaradılması üçün materialların inkişafını stimullaşdıra bilər.

Bəs kvant hesablamaları nədir və bu kvant irəliləyişlərinə nail olmaq üçün nə tələb olunur?

Yeni hesablama növü

Hər gün klassik hesablamaların faydalarını görürük. Lakin elə problemlər var ki, bugünkü sistem heç vaxt həll edə bilməz. Müəyyən bir ölçüdən yuxarı və mürəkkəb olan problemləri həll etməyə biz hələ qadir deyilik.

Bu problemlərin bir qismini həll etmək imkanı əldə etmək üçün yeni hesablama növünə ehtiyacımız var. Universal kvant kompüterləri kubit və ya kvant bitlərinin sayı ilə eksponent şəkildə ölçülmüş halların yaradılması üçün superpozisiya və qarışıqlığın kvant-mexaniki hadisələrindən istifadə edirlər.

Kvant hesablamalarının əsasları

Bütün hesablama sistemləri məlumatları saxlamaq və manipulyasiya etmək üçün əsas qabiliyyətə əsaslanır. Cari kompüterlər 0 və 1 olaraq ikili vəziyyətlər şəklində məlumatları saxlayan ayrı-ayrı bitləri idarə edirlər. Kvant kompüterləri məlumatları manipulyasiya etmək üçün kvant-mexaniki hadisələrdən istifadə edirlər. Bunu etmək üçün kvant bitləri və ya kubitlərdən istifadə olunur.

Kvant kompüter daxilində

Bir kubit yaratmaq üçün bir neçə müxtəlif yollar mövcuddur. Bir üsulda kvant vəziyyətini yaratmaq və saxlamaq üçün superkeçiricilik istifadə edilir. Uzun müddət ərzində bu superkeçirici kublar ilə işləmək üçün onlar çox soyuq olmalıdırlar. Eyni zamanda, sistemdə hər hansı bir istilik səhvə səbəb ola bilər, buna görə də kvant kompüterləri mütləq sıfıra yaxın olan temperaturlarda işləyir.

Bir kvant kompüteri təxminən 2000 komponentdən hazırlanır ki, onun soyudulması üçün soyuq kubit soyuducusundan istifadə olunur.

Kvant mülkiyyəti

Üç kvant mülkiyyəti - superpozisiya, qarışıqlıq və müdaxilə kvant hesablanmasında kubitin vəziyyətinin idarə olunması üçün istifadə edilir:

Superpozisiya

Superpozisiya, adətən, müstəqil təsvir etdiyimiz hissələrin birləşməsinə aiddir. Klassik analogiya gətirək: eyni zamanda iki musiqi ifa etsəniz, siz yalnız bu iki musiqinin superpozisiyasını eşidəcəksiz.

Qarışıqlıq

Qarışıqlıq klassik dünyada heç vaxt görmədiyimiz davranışı təsvir edən tanınmış anti-intuitiv kvant fenomenidir. Mürəkkəb hissəciklər bir sistem olaraq klassik məntiqdən istifadə etməklə izah edilə bilməyəcək şəkildə hərəkət edirlər.

Müdaxilə

Nəhayət, kvant hissələri faza adlanan fenomenə görə müdaxiləyə məruz qala bilərlər. Kvant müdaxiləsi dalğa müdaxiləsi ilə oxşar hesab edilir. Əgər fazada iki dalğa varsa, onların amplitudası artır, lakin onlar fazadan kənardırlarsa, onların amplitudası ləğv olur.