في السنوات الأخيرة ، ظهرت حوادث متعلقة بأجهزة الكمبيوتر الكمومية بشكل متكرر في الصحف. سارعت شركات مثل IBM (International Business Machines) و Google و Intel للإعلان عن أنها أكملت عددًا أكبر من الكيوبتات ، ولكن العشرات أو حتى عددًا كبيرًا من الكيوبتات. إذا لم يكن هناك ترابط كامل ، فإن الدقة غير كافية ولا يمكن تصحيح الأخطاء ، ولا يزال من الصعب تحقيق الحوسبة الكمومية للأغراض العامة.
في المقابل ، يمكن لمحاكاة الحوسبة الكمومية أن تبني على الفور برمجيات النظام الكمي دون الاعتماد على التصحيحات الكمومية المعقدة. باعتبارها جوهر خوارزمية تحسين قوية لمحاكاة الحوسبة الكمومية ، يمكن للسير الكمومي في الفضاء ثنائي الأبعاد أن يتطابق مع المهام اليومية للحسابات الخاصة مع مصفوفة تصريف معامل الاقتران المتبادل في فضاء التطور الكمي. عندما يمكن جعل نظام إدارة التطور الكمي كبيرًا بدرجة كافية ويمكن تصميمه بمرونة ، يمكن استخدامه لإكمال العديد من خوارزميات التحسين ومهام الحساب ، مما يُظهر أداءً أفضل بكثير من أجهزة الكمبيوتر التقليدية.
كيف تختلف رقاقة الكم عن شريحة الدائرة المتكاملة الحالية؟
تقوم الرقائق الكمومية بالحوسبة الكمومية ، بينما تقوم رقائق الدوائر المتكاملة للبيانات بحسابات البيانات. الشريحتان مختلفتان.
في شريحة الدائرة المتكاملة للبيانات ، تمثل ترددات الطاقة العالية والمنخفضة 0 و 1 في الخوارزمية الثنائية ، وتستخدم البوابات المنطقية المكونة من ترانزستورات وترانزستورات MOS لتنفيذ العمليات المنطقية.
على عكس رقائق الدارات المتكاملة ، تحتاج الرقائق الكمومية إلى إجراء حسابات كمومية. حالتان كميتان مختلفتان|0> ؛ و|1> ؛ تمثل 0 و 1 في خوارزمية التحسين الكمي. يجب أن تحتوي الحسابات الكمومية التي يتم إجراؤها بواسطة الرقائق الكمومية أيضًا على بوابات منطقية كمومية نسبية ، مقارنةً بتصميم الدوائر الرقمية ، ويمكنها إجراء حساب حالة التراكب وتخزين حالة التراكب.
هنا ، سأشرح بشكل أساسي حساب وتخزين حالة التراكب.
بالنسبة للدالة f (x) ، علينا إحضار قيم 100 x والحصول على 100 نتيجة. أود أن أسأل كم مرة يجب أن تقاس؟
في الحساب الكلاسيكي ، الإجابة بسيطة للغاية. يتم احتسابها 100 مرة ويتم احتسابها مرة واحدة بقيمة x.
لكن في حساب الرقاقة الكمومية ، لا يلزم عدها سوى مرة واحدة.
لأنه في خطوة الحساب للرقاقة الكمومية ، تكون وحدة القياس عبارة عن كيوبت مكون من حالات كمومية ، لذا فإن جميع قيم x كلها مكمَّمة ، ويمكن تجميع قيم 100 x في حالة مختلطة ، والتي يمكن قياسها مرة واحدة في رقاقة الكم . يمكن الحصول على حالة مختلطة من 100 نتيجة ، ومن ثم من خلال قياس دقيق معين ، يمكن الحصول على نتيجة تطابق قيمة x.
ومن ثم يكون تخزين حالة التراكب المقابل أسهل في الفهم ، ويمكن خلط قيم 100 x في حالة واحدة للتخزين ، بدلاً من 100 مخزن.
الآن بعد أن نفذت الرقائق الكمومية ورقائق الدارات المتكاملة حسابات مختلفة تمامًا ، أصبح الفرق بين المكونات المناسبة أكبر. يعتمد تفوق الرقاقة الكمومية على تراكم الحالات الكمومية للعديد من القيم الأولية ، مما يحسن من كفاءة الحساب.
أيهما أقوى ، شريحة ضوئية أم شريحة كمومية؟
الرقاقة الضوئية والرقاقة الكمومية تعريفان ، لا يوجد فرق بين العالي والمنخفض. تستخدم الرقاقة الضوئية التكنولوجيا الساطعة لمواد أشباه الموصلات لإحداث ضوء ليزر مستمر وتعزيز مكونات السيليكون الضوئية الأخرى ؛ تدمج الشريحة الكمومية المسار الكمي على رقاقة السيليكون ، وبالتالي تثبيت دور إدارة موارد المعلومات الكمومية.
يمكن للرقاقة الضوئية أن تدمج الخصائص المضيئة لفوسفيد الإنديوم وقدرة العمل لأجهزة التوجيه الضوئية السيليكونية في شريحة هجينة واحدة. عندما يضاف التيار إلى فوسفيد الإنديوم ، يتم إدخال موجات الضوء التي تدخل رقاقة السيليكون أحادي البلورية ، مما يؤدي إلى استمرار هذا النوع من الليزر يمكن أن يقود مكونات السيليكون الضوئية الأخرى.
يمكن لهذا النوع من معدات الليزر القائمة على رقائق السيليكون أحادي البلورية أن تجعل الشرائح الضوئية أكثر شيوعًا في أجهزة الكمبيوتر. يمكن أن يؤدي اختيار تقنية الإنتاج واسعة النطاق القائمة على السيليكون إلى تقليل تكلفة الرقائق الضوئية بشكل كبير. يُعزى تكوين الرقائق الكمومية إلى تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية. لإكمال تسويق وتحديث الهيكل الصناعي ، يجب أن تأخذ أجهزة الكمبيوتر الكمومية طريق التكامل. برامج نظام الموصلات الفائقة ، وبرامج نظام النقاط الكمومية للمواد شبه الموصلة ، وبرامج نظام الضوئيات للبنية المجهرية ، وحتى أنظمة الأيونات الذرية والإيجابية ، كلها تريد أن تسلك طريق الرقائق.
من منظور اتجاه تطور طريق الرقائق ، يتقدم نظام الرقائق الكمومية فائقة التوصيل من الناحية التكنولوجية على أنظمة الفيزياء الأخرى ؛ مادة شرائح أشباه الموصلات التقليدية ، أي برنامج نظام النقاط الكمومية هو أيضًا الهدف العام لجهود الجميع للاستكشاف. لطالما كان تطوير صناعة مواد رقائق أشباه الموصلات مثالياً. على سبيل المثال ، بمجرد أن تزيد الرقائق الكمومية للمواد شبه الموصلة من عتبة حساب رقاقة الكم لآلية تحمل الأخطاء من حيث وقت فك الترابط ودقة التلاعب ، من المأمول أن يتم دمج النتائج الحالية للإنتاج الصناعي لرقاقة أشباه الموصلات التقليدية. لتقليل تكاليف المشروع