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