.

Thursday 8 October 2015

Mengenali Rahsia Kuantum : Peringkat-peringkat disebalik Pengkomputeran Kuantum


Satu perkara yang semua orang tahu mengenai mekanik kuantum adalah keanehan legenda, di mana prinsip asas dunia ia menggambarkan seolah-olah asing kepada dunia yang kita hidup. Einstein menamakan teori ini sebagai "tindakan di jarak menyeramkan" di mana objek yang tidak kelihatan seolah-olah berkait rapat, walaupun dipisahkan oleh jarak yang besar. Walaubagaimanapun, teori kuantum menghampiri satu abad yang lalu dan mendapati banyak aplikasi dalam kehidupan seharian. Sebagai contoh, John von Neumann pernah berkata: "Anda tidak faham mekanik kuantum, anda hanya boleh membiasakan diri." Banyak elektronik berasaskan fizik kuantum, dan aplikasi teori kuantum untuk pengkomputeran boleh membuka peluang besar bagi pengiraan kompleks dan pemprosesan data yang kita lihat hari ini.

Bayangkan pemprosesan komputer dapat memanfaatkan kedudukan, untuk mengira hasil daripada jumlah yang sewenang-wenangnya besar pilih atur masalah yang kompleks secara serentak. Bayangkan bagaimana ia boleh digunakan untuk membolehkan sistem di pihak yang berlainan di dunia ada kaitan dan usaha mereka digabungkan, walaupun pemisahan fizikal mereka. Pengkomputeran kuantum mempunyai potensi yang besar, membuat kerja-kerja ringan beberapa tugas yang paling sukar, seperti simulasi tindak balas badan kepada ubat-ubatan, meramalkan corak cuaca, atau menganalisis set data yang besar.

Transistor Pertama Dicipta



Transistor pertama yang dicipta bersaiz tangan, manakala hari ini transistor hanya bersaiz 14nm – 500 kali lebih kecil dari sel darah merah.

Litar Kuantum

Fabrikasi Kuantum
Imej, ditangkap pada skala atom, memaparkan keratan rentas melalui calon yang berpotensi untuk blok binaan komputer kuantum, semikonduktor nano-ring. Elektron terperangkap dalam cincin ini mempamerkan sifat-sifat aneh mekanik kuantum, dan proses fabrikasi semikonduktor bersedia untuk mengintegrasikan elemen-elemen yang diperlukan untuk membina sebuah komputer kuantum. Walaupun kami mungkin dapat membina sebuah komputer kuantum menggunakan struktur seperti ini, masih terdapat cabaran-cabaran utama yang terlibat.
 Litar Kuantum
Dalam pemproses komputer klasik yang besar transistor berinteraksi dengan bersyarat dan boleh diramal satu sama lain. Tetapi tingkah laku kuantum sangat rapuh; contohnya, di bawah fizik kuantum walaupun mengukur keadaan sistem seperti memeriksa sama ada suis dihidupkan atau dimatikan, sebenarnya perubahan sistem sedang diperhatikan. Menjalankan orkestra sistem kuantum untuk menghasilkan output yang berguna tidak dapat dikendalikan dengan mudah  oleh komputer klasik kerana ia amat sukar.
Terdapat pelaburan yang besar: kerajaan UK mengumumkan £ 270m pembiayaan untuk teknologi kuantum pada tahun 2014 sebagai contoh, dan orang-orang seperti Google, NASA dan Lockheed Martin juga bekerja di lapangan. Ia sukar untuk meramalkan kadar kemajuan yang akan datang, tetapi komputer kuantum boleh digunakan sepuluh tahun lagi.


Rahsia Kuantum
Manfaat menggunakan teknologi kuantum tidak terhad kepada komputer, namun boleh dimanfaatkan untuk cara lain. Contoh yang paling sesuai adalah komunikasi kuantum. Fizik kuantum telah dicadangkan sebagai satu cara untuk mengelakkan pemalsuan objek berharga, seperti wang kertas atau berlian, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Menambah rahsia kuantum untuk kod bar standard menghalang pengubahan atau pemalsuan barang-barang berharga. Konsep wang kuantum, malangnya, sangat tidak praktikal, tetapi idea yang sama telah berjaya diperluaskan kepada komunikasi. Idea ini mudah: perbuatan berukuran kuantum negeri mengubah apa yang anda cuba untuk ukur, jadi ada kemungkinan untuk mengesan kehadiran mencuri password dengan membuat ukuran tersebut. Dengan protokol yang betul, seperti BB84, kita dapat  berkomunikasi secara peribadi dengan yakin kerana privasi dijamin oleh undang-undang asas fizik. Sistem komunikasi kuantum boleh didapati secara komersial hari ini dari firma seperti Toshiba dan ID Quantique. Walaupun pelaksanaan adalah mahal kini ia akan menjadi lebih kemas dan bersaiz kecil, sama seperti transistor telah bersaiz kecil sejak 60 tahun yang lalu.


Penambahbaikan kepada teknik fabrikasi nano besar akan mempercepatkan pembangunan teknologi berasaskan kuantum. Dan manakala pengkomputeran kuantum yang berguna masih kelihatan jauh lagi, ia adalah masa depan adalah sangat menarik sekali.

0 comments:

Post a Comment