Máy tính lượng tử là gì và sức mạnh của nó trong tương lai ?

Máy tính lượng tử là gì?

Máy tính lượng tử là một thiết bị tính toán sử dụng trực tiếp các hiệu ứng của cơ học lượng tử như tính chồng chập và vướng víu lượng tử để thực hiện các phép toán trên dữ liệu đưa vào.

Minh hoạ tính toán lượng tử.

Thật hấp dẫn khi suy nghĩ về sức mạnh trong túi của chúng ta - điện thoại thông minh ngày nay có sức mạnh tính toán của một máy tính quân sự từ 50 năm trước đây với kích thước của toàn bộ căn phòng. Tuy nhiên, ngay cả với những bước tiến vượt bậc trong công nghệ và máy tính cổ điển kể từ khi bắt đầu cuộc cách mạng máy tính, vẫn có những vấn đề mà các máy tính cổ điển không thể giải quyết. Nhiều người cho rằng máy tính lượng tử là câu trả lời.

Giới hạn của máy tính cổ điển

Bây giờ chúng ta đã thực hiện chuyển đổi và các đơn vị bộ nhớ của máy tính, được gọi là bóng bán dẫn, gần như nhỏ như một nguyên tử, chúng ta cần phải tìm một cách suy nghĩ hoàn toàn mới và xây dựng máy tính. Mặc dù một máy tính cổ điển giúp chúng ta làm nhiều điều tuyệt vời, nó thực sự chỉ là một máy tính sử dụng một dãy các giá trị bit của 0 và 1 để đại diện cho hai trạng thái (on và off) để có ý nghĩa và Quyết định về dữ liệu mà chúng ta đưa vào một bộ hướng dẫn được sắp xếp trước. Các máy tính lượng tử không nhằm thay thế các máy tính cổ điển, chúng được mong đợi sẽ là một công cụ khác mà chúng ta sẽ sử dụng để giải quyết các vấn đề phức tạp vượt quá khả năng của một máy tính cổ điển.

Về cơ bản, khi chúng ta bước vào một thế giới dữ liệu lớn, trong đó thông tin chúng ta cần để lưu trữ tăng lên, cần phải có thêm nhiều số không và số một hơn; và bóng bán dẫn để xử lý nó. Đối với hầu hết các máy tính cổ điển bị giới hạn để làm một điều tại một thời điểm, do đó, các vấn đề phức tạp hơn phải mất nhiều thời gian hơn. Một vấn đề đòi hỏi nhiều năng lượng và thời gian hơn các máy tính ngày nay có thể chấp nhận được gọi là một "vấn đề bất trị". Đây là những vấn đề mà các máy tính lượng tử dự đoán sẽ giải quyết được.

Sức mạnh của Máy tính lượng tử

Khi bạn bước vào thế giới của hạt nguyên tử và hạ nguyên tử, mọi thứ bắt đầu cư xử theo những cách bất ngờ. Trên thực tế, các hạt này có thể tồn tại ở nhiều trạng thái cùng một lúc. Đó là khả năng mà các máy tính lượng tử tận dụng.

Minh hoạ bit lượng tử qbit.

Thay vì các bit, mà các máy tính thông thường sử dụng, một máy tính lượng tử sử dụng các bit lượng tử - gọi là qubit. Để minh họa sự khác biệt, hãy tưởng tượng một hình cầu. Một bit có thể ở một trong hai cực của hình cầu, nhưng một qubit có thể tồn tại ở bất kỳ điểm nào trên quả cầu. Vì vậy, điều này có nghĩa là một máy tính sử dụng qubit có thể lưu trữ một số lượng lớn thông tin và sử dụng năng lượng ít năng lượng hơn là một máy tính cổ điển. Bằng cách đi vào lĩnh vực điện toán lượng tử này mà các quy luật vật lý truyền thống không còn áp dụng nữa, chúng ta sẽ có thể tạo bộ vi xử lý nhanh hơn đáng kể so với chúng ta sử dụng ngày nay (một triệu lần hoặc nhiều hơn nữa). Nghe có vẻ tuyệt vời, nhưng thách thức là máy tính lượng tử cũng vô cùng phức tạp.

Áp lực lên ngành công nghiệp máy tính là để tìm ra cách để làm cho máy tính hiệu quả hơn, vì chúng ta đạt đến giới hạn về hiệu suất năng lượng bằng các phương pháp cổ điển. Đến năm 2040, theo một báo cáo của Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn, chúng ta sẽ không còn khả năng cung cấp điện cho tất cả các máy trên toàn thế giới. Đó chính là lý do tại sao ngành công nghiệp máy tính đang chạy đua để làm cho các máy tính lượng tử hoạt động trên quy mô thương mại.

Thế giới của chúng ta sẽ thay đổi như thế nào với máy tính lượng tử

Thật khó để dự đoán máy tính lượng tử sẽ làm thay đổi thế giới của chúng ta, đơn giản vì sẽ có các ứng dụng trong tất cả các ngành. Chúng ta đang mạo hiểm vào một lĩnh vực vật lý hoàn toàn mới và sẽ có những giải pháp và cách sử dụng mà chúng ta chưa bao giờ nghĩ đến. Nhưng khi bạn xem xét bao nhiêu máy tính cổ điển đã cách mạng hóa thế giới của chúng ta với việc sử dụng các bit đơn giản với hai lựa chọn 0 hoặc 1, bạn có thể tưởng tượng được những khả năng phi thường khi bạn có khả năng xử lý các qubit có thể thực hiện hàng triệu phép tính cùng một lúc .

Chip lượng tử tạo bởi D-Wave system.

Những gì chúng ta biết đó là nó sẽ thay đổi cuộc chơi cho mọi ngành công nghiệp và sẽ có tác động rất lớn đến cách chúng ta kinh doanh, phát minh ra thuốc và nguyên liệu mới, bảo vệ dữ liệu của chúng ta, khám phá không gian và dự báo thời tiết và thay đổi khí hậu.

Không phải ngẫu nhiên mà một số công ty có ảnh hưởng nhất trên thế giới như IBM, Google và các chính phủ trên thế giới đang đầu tư vào công nghệ máy tính lượng tử. Họ đang mong đợi sự máy tính lượng tử thay đổi thế giới của chúng ta bởi vì nó sẽ cho phép chúng ta giải quyết các vấn đề và trải nghiệm những hiệu quả mà ngày nay không thể.