د EITC/QI/QIF د کوانټم معلوماتو اساسات د کوانټم معلوماتو او کوانټم محاسبې نظري او عملي اړخونو په اړه د اروپا IT تصدیق برنامه ده ، د کلاسیک فزیک پرځای د کوانټم فزیک قوانینو پراساس او د دوی د کلاسیک همکارانو په پرتله کیفیتي ګټې وړاندې کوي.
د EITC/QI/QIF د کوانټم معلوماتو اساساتو نصاب د کوانټم میخانیکونو پیژندنه پوښي (پشمول د ډبل سلیټ تجربې او د مادې څپې مداخلې په پام کې نیولو سره)، د کوانټم معلوماتو پیژندنه (کوبیټس او د دوی جیومیټریک نمایش)، د رڼا قطبي کول، د ناڅرګندتیا اصول، کوانټم ښکیلتیا، د EPR پاراډکس، د بیل نابرابرۍ سرغړونه، د محلي واقعیت پریښودل، د کوانټم معلوماتو پروسس کول (د یووالي بدلون، واحد-کوبیټ او دوه-کوبیټ ګیټس په شمول)، د کلون کولو تیورم، د کوانټم ټیلپوریشن، د کوانټم اندازه کول، د کوانټم محاسبه (د څو اړخیزو په شمول - د کوبیټ سیسټمونه، د دروازې نړیواله کورنۍ، د محاسبې بیرته راګرځیدنه)، کوانټم الګوریتمونه (د کوانټم فویریر ټرانسفارم په شمول، د سایمون الګوریتم، د چوره ټورینګ توزیع شوی مقاله، شورق کوانټم فکتورینګ الګوریتم، د ګروور د کوانټم لټون الګوریتم، د ګروور کوانټم لټون الګوریتم، د څارنې وړ انډول) د کوبیټس پلي کول، د کوانټم پیچلتیا تیوري، د اډیابټیک کوانټم کمپیوټري ion، BQP، د سپن پیژندنه، په لاندې جوړښت کې، د دې EITC تصدیق لپاره د یوې مرجع په توګه د هراړخیز ویډیو ډیډاکټیک مینځپانګې شاملې دي.
د کوانټم معلومات د کوانټم سیسټم د حالت معلومات دي. دا د کوانټم معلوماتو تیوري کې د مطالعې بنسټیز بنسټ دی، او د کوانټم معلوماتو پروسس کولو تخنیکونو په کارولو سره اداره کیدی شي. د کوانټم معلومات د وان نیومن انټروپي او عمومي کمپیوټري اصطلاح له مخې تخنیکي تعریف ته اشاره کوي.
د کوانټم معلومات او محاسبه یو انډول ډیسپلینري ساحه ده چې د نورو برخو په مینځ کې د کوانټم میخانیک ، کمپیوټر ساینس ، د معلوماتو تیوري ، فلسفه او کریپټوګرافي پکې شامل دي. د دې مطالعه د ډیسپلینونو لکه ادراکي ساینس ، اروا پوهنې او عصبي علومو سره هم تړاو لري. د دې اصلي تمرکز په مایکروسکوپي پیمانه د مادې څخه د معلوماتو استخراج کول دي. په ساینس کې مشاهده د واقعیت یو بنسټیز ځانګړی معیار او د معلوماتو د ترلاسه کولو یو له مهمو لارو څخه دی. له همدې امله د مشاهدې اندازه کولو لپاره اندازه کول اړین دي، دا د ساینسي میتود لپاره خورا مهم دی. په کوانټم میخانیکونو کې، د ناڅرګندتیا اصولو له امله، غیر تګ راتګ کتونکي په یو وخت کې دقیقا اندازه نشي کولی، ځکه چې په یو اساس کې ایګینسټیټ په بل اساس کې ایګینسټیټ ندی. لکه څنګه چې دواړه متغیرونه په یو وخت کې ښه تعریف شوي ندي، د کوانټم حالت هیڅکله د دواړو متغیرونو په اړه دقیق معلومات نه شي درلودلی. په کوانټم میخانیکونو کې د اندازه کولو د دې بنسټیز ملکیت له امله، دا تیوري په عمومي توګه د کلاسیک میخانیکونو په مقابل کې، چې په بشپړه توګه ټاکونکې ده، په مقابل کې د غیر ارادي په توګه مشخص کیدی شي. د کوانټم حالتونو غیر متمرکز معلومات د کوانټم سیسټمونو حالتونو په توګه تعریف شوي معلومات مشخصوي. د ریاضیاتو په شرایطو کې دا حالتونه د کلاسیک سیسټمونو حالتونو په سپرپوزیشن (لینیر ترکیبونو) کې دي.
لکه څنګه چې معلومات تل د فزیکي سیسټم په حالت کې کوډ شوي وي، دا پخپله فزیکي دی. پداسې حال کې چې د کوانټم میخانیک په مایکروسکوپیک کچه د مادې د ملکیتونو معاینه کولو سره معامله کوي ، د کوانټم معلوماتو ساینس د دې ملکیتونو څخه د معلوماتو په استخراج تمرکز کوي ، او د کوانټم کمپیوټري د کوانټم معلوماتو اداره کوي او پروسس کوي - منطقي عملیات ترسره کوي - د کوانټم معلوماتو پروسس کولو تخنیکونو په کارولو سره.
د کوانټم معلومات، لکه د کلاسیک معلوماتو په څیر، د کمپیوټر په کارولو سره پروسس کیدی شي، له یو ځای څخه بل ځای ته لیږدول کیدی شي، د الګوریتم سره مینځل کیږي، او د کمپیوټر ساینس او ریاضیاتو سره تحلیل کیدی شي. لکه څنګه چې د کلاسیک معلوماتو بنسټیز واحد بټ دی، د کوانټم معلومات د qubits سره معامله کوي، کوم چې کولی شي د 0 او 1 په سپرپوزیشن کې شتون ولري (په ورته وخت کې یو څه ریښتیا او غلط وي). د کوانټم معلومات هم کولی شي په تش په نامه ښکیل حالتونو کې شتون ولري، کوم چې د دوی په اندازه کولو کې خالص غیر کلاسیک غیر محلي ارتباط څرګندوي، د کوانټم ټیلیپوریشن په څیر غوښتنلیکونه فعالوي. د ښکیلتیا کچه د وان نیومن انټروپي په کارولو سره اندازه کیدی شي، کوم چې د کوانټم معلوماتو اندازه هم ده. په دې وروستیو کې، د کوانټم کمپیوټینګ ساحه د عصري محاسبې، ارتباطاتو، او کریپټوګرافي د ګډوډولو احتمال له امله د څیړنې خورا فعاله ساحه ګرځیدلې.
د کوانټم معلوماتو تاریخ د شلمې پیړۍ په پیل کې پیل شو کله چې کلاسیک فزیک په کوانټم فزیک کې انقلاب شو. د کلاسیک فزیک تیورۍ د ناپوهۍ وړاندوینه کوله لکه د الټرا وایلیټ ناورین، یا په نیوکلیوس کې د برقیانو سپیرول. په لومړي سر کې دا ستونزې په کلاسیک فزیک کې د اډ هاک فرضیې په اضافه کولو سره لرې شوې. ډیر ژر، دا څرګنده شوه چې د دې بې بنسټه توکو د احساس کولو لپاره باید یوه نوې تیوري رامینځته شي، او د کوانټم میخانیک تیوري زیږیدلی.
د کوانټم میخانیکونه د شروډینګر لخوا د څپې میخانیکونو په کارولو سره او هیزنبرګ د میټریکس میخانیکونو په کارولو سره جوړ کړل. د دې میتودونو مساوات وروسته ثابت شو. د دوی فورمولونه د مایکروسکوپیک سیسټمونو متحرکات بیانوي مګر د اندازه کولو پروسو تشریح کولو کې ډیری ناخوښ اړخونه درلودل. وون نیومن د کوانټم تیوري د آپریټر الجبرا په کارولو سره په داسې طریقه جوړه کړه چې دا اندازه کول او همدارنګه متحرکات بیانوي. دې مطالعاتو د اندازه کولو له لارې د معلوماتو استخراج لپاره د کمیتي چلند پرځای د اندازه کولو په فلسفي اړخونو ټینګار وکړ.
په 1960 لسیزه کې، سټراټونوویچ، هیلسټروم او ګورډن د کوانټم میخانیکونو په کارولو سره د نظری ارتباطاتو جوړولو وړاندیز وکړ. دا د کوانټم معلوماتو تیوري لومړنۍ تاریخي بڼه وه. دوی په عمده توګه د مخابراتو لپاره د خطا احتمالات او د چینل ظرفیتونه مطالعه کړل. وروسته، هولوو د کوانټم چینل له لارې د کلاسیک پیغام په لیږد کې د مخابراتو سرعت لوړ حد ترلاسه کړ.
په 1970 لسیزه کې، د واحد اتوم کوانټم حالتونو د مینځلو لپاره تخنیکونه، لکه د اتوم جال او د سکینګ تونل مایکروسکوپ پراختیا پیل شوه، چې دا یې ممکنه کړه چې د واحد اتوم جلا کول او په صفونو کې تنظیم کړي. د دې پرمختګونو دمخه، د واحد کوانټم سیسټمونو دقیق کنټرول ممکن نه و، او تجربو د لوی شمیر کوانټم سیسټمونو سره یو ځای کنټرول کارول. د وړ واحد دولت د لاسوهنې تخنیکونو پراختیا د کوانټم معلوماتو او محاسبې په ساحه کې د علاقې د زیاتوالي لامل شوې.
په 1980s کې، علاقه پیدا شوه چې آیا دا ممکنه وي چې د کوانټم اغیزو څخه کار واخیستل شي ترڅو د انشټاین د نسبیت تیوري رد کړي. که دا ممکنه وه چې د نامعلوم کوانټم حالت کلون کړئ، نو دا به ممکنه وي چې د انشټاین کوانټم حالتونه وکاروئ ترڅو معلومات د رڼا سرعت څخه ګړندي انتقال کړي، د آینسټین نظریه ردوي. په هرصورت، د غیر کلونینګ تیورم وښودله چې دا ډول کلونینګ ناممکن دی. تیورم د کوانټم معلوماتو تیوري یو له لومړنیو پایلو څخه و.
د کریپټوګرافي څخه پرمختګ
د جلا کوانټم سیسټمونو مطالعې په اړه د ټولو لیوالتیا او لیوالتیا سره سره او د نسبیت تیوري د مخنیوي لپاره د یوې لارې موندلو هڅه کول ، د کوانټم معلوماتو تیوري کې څیړنه په 1980s کې په ټپه ولاړه شوه. په هرصورت، په ورته وخت کې یوه بله لاره د کوانټم معلوماتو او محاسبې په برخه کې پیل شوه: کریپټوګرافي. په عمومي معنی کې، کریپټوګرافي د اړیکو یا محاسبې کولو ستونزه ده چې دوه یا ډیر اړخونه پکې شامل وي چې ممکن په یو بل باور ونه کړي.
بینیټ او براسارډ یو ارتباطي چینل رامینځته کړی چې په هغه کې پرته له کشف کیدو څخه ناشونی دی ، د BB84 کوانټم کریپټوګرافیک پروتوکول په کارولو سره په اوږد واټن کې د پټو خبرو اترو یوه لاره. کلیدي مفکوره د کوانټم میکانیکونو د بنسټیز اصول کارول و چې مشاهده مشاهده ګډوډوي، او په خوندي ارتباطي لیکه کې د اوریدونکي معرفي کول به سمدلاسه اجازه ورکړي چې دواړه خواوې چې د خبرو اترو هڅه کوي د اوریدونکي شتون څخه خبر شي.
د کمپیوټر ساینس او ریاضیاتو څخه پرمختګ
د پروګرام وړ کمپیوټر یا تورینګ ماشین په اړه د الان تورینګ د انقلابي نظریاتو په راڅرګندیدو سره، هغه وښوده چې د ریښتینې نړۍ هر ډول محاسبه د تورینګ ماشین په شمول په مساوي محاسبه کې ژباړل کیدی شي. دا د کلیسا – تورینګ مقالې په نوم پیژندل کیږي.
ډیر ژر، لومړی کمپیوټرونه جوړ شول او د کمپیوټر هارډویر په دومره چټک سرعت سره وده وکړه چې وده، د تولید په برخه کې د تجربې له لارې، د مور د قانون په نوم یو تجربوي اړیکو ته کوډ شوی. دا 'قانون' یو پروژیکي رجحان دی چې وايي چې په یو مدغم سرکټ کې د ټرانزیسټرونو شمیر په هرو دوه کلونو کې دوه چنده کیږي. لکه څنګه چې ټرانزیسټرونه په هر سطحه ساحه کې د ډیر ځواک بسته کولو لپاره کوچني او کوچني کیدل پیل کړل ، د کوانټم اغیزې په بریښنایی توکو کې څرګندیدل پیل کړل چې په پایله کې یې ناڅاپي مداخله وشوه. دا د کوانټم کمپیوټري رامینځته کیدو لامل شو ، کوم چې د الګوریتم ډیزاین کولو لپاره کوانټم میخانیکونه کارولي.
په دې وخت کې، کوانټم کمپیوټر د ځانګړو ستونزو لپاره د کلاسیک کمپیوټرونو په پرتله خورا ګړندی ژمنه ښودلې. د ورته مثال یوه ستونزه د ډیویډ ډیچ او ریچارډ جوزسا لخوا رامینځته شوې چې د Deutsch – Jozsa الګوریتم په نوم پیژندل کیږي. که څه هم دا ستونزه لږ تر لږه هیڅ عملي غوښتنلیک نلري. پیټر شور په 1994 کې د یوې خورا مهمې او عملي ستونزې سره مخ شو، یو یې د عدد اصلي فکتورونو موندل. د جلا لوګاریتم ستونزه لکه څنګه چې ورته ویل کیږي، په کوانټم کمپیوټر کې په اغیزمنه توګه حل کیدی شي مګر په کلاسیک کمپیوټر کې نه، نو دا ښیي چې کوانټم کمپیوټرونه د تورینګ ماشینونو څخه ډیر پیاوړي دي.
د معلوماتي تیوري څخه پرمختګ
د هغه وخت په شاوخوا کې چې کمپیوټر ساینس یو انقلاب رامینځته کړی و، د کلاډ شینن له لارې د معلوماتو تیوري او ارتباط هم و. شینن د معلوماتو تیورۍ دوه بنسټیز تیورمونه رامینځته کړل: بې غږ چینل کوډینګ تیوریم او د شور چینل کوډینګ تیورم. هغه دا هم وښودله چې د غلطۍ سمولو کوډونه د لیږل شوي معلوماتو خوندي کولو لپاره کارول کیدی شي.
د کوانټم معلوماتو تیوري هم ورته لاره تعقیب کړه، بین شوماکر په 1995 کې د qubit په کارولو سره د شینن بې غږ کوډ کولو تیورم سره انالوګ جوړ کړ. د غلطۍ اصلاح کولو تیوري هم رامینځته شوې ، کوم چې کوانټم کمپیوټرونو ته اجازه ورکوي چې د شور په پام کې نیولو پرته مؤثره کمپیوټري وکړي ، او د شور وړ کوانټم چینلونو باندې د باور وړ اړیکه رامینځته کړي.
Qubits او د معلوماتو تیوري
د کوانټم معلومات د کلاسیک معلوماتو څخه په کلکه توپیر لري، د بټ په واسطه په ډیری حیرانونکي او ناپیژندل شویو لارو کې. پداسې حال کې چې د کلاسیک معلوماتو بنسټیز واحد بټ دی، د کوانټم معلوماتو ترټولو بنسټیز واحد qubit دی. کلاسیک معلومات د شانن انټروپي په کارولو سره اندازه کیږي، پداسې حال کې چې د کوانټم میخانیکي انلاګ د وان نیومن انټروپي دی. د کوانټم میخانیکي سیسټمونو احصایوي ترکیب د کثافت میټریکس لخوا مشخص شوی. د کلاسیک معلوماتو تیوري کې ډیری انټروپي اقدامات هم د کوانټم قضیې ته عمومي کیدی شي، لکه د هولوو انټروپي او شرطي کوانټم انټروپي.
د کلاسیک ډیجیټل حالتونو برخلاف (کوم چې مجرد دي) ، یو کوبیټ دوامداره ارزښت لري ، د بلوچ په ساحه کې د سمت لخوا د توضیح وړ دی. سره له دې چې په دوامداره توګه ارزښت لري، qubit د کوانټم معلوماتو ترټولو کوچنی ممکن واحد دی، او سره له دې چې د qubit حالت په دوامداره توګه ارزښت لري، دا ناشونې ده چې ارزښت په سمه توګه اندازه شي. پنځه مشهور تیوریمونه د کوانټم معلوماتو د مینځلو محدودیتونه بیانوي:
- د نه ټیلیپورټیشن تیورم، کوم چې وایي چې کوبیټ نشي کولی (بشپړ) په کلاسیک بټونو بدل شي؛ دا په بشپړ ډول "لوستل" نشي کیدی،
- د نه کلونینګ تیورم، کوم چې د خپل سري کوبیټ د کاپي کولو مخه نیسي،
- د نه ړنګولو تیورم، کوم چې د خپل سري qubit د حذف کیدو مخه نیسي،
- د نه خپریدو تیورم، کوم چې ډیری ترلاسه کونکو ته د خپل سري qubit د سپارلو مخه نیسي، که څه هم دا له یو ځای څخه بل ځای ته لیږدول کیدی شي (د مثال په توګه د کوانټم ټیلیپوریشن له لارې)،
- د نه پټولو تیورم، کوم چې د کوانټم معلوماتو ساتنه ښیي، دا تیورې ثابتوي چې په کائنات کې د کوانټم معلومات خوندي دي او دوی د کوانټم معلوماتو پروسس کولو کې ځانګړي امکانات پرانیزي.
د مقدار معلوماتو پروسه
د qubit حالت د هغې ټول معلومات لري. دا حالت په مکرر ډول د بلوچ په ساحه کې د ویکتور په توګه څرګند شوی. دا حالت د خطي بدلونونو یا کوانټم دروازو په پلي کولو سره بدل کیدی شي. دا واحد بدلونونه د بلوچ په ساحه کې د گردش په توګه بیان شوي. پداسې حال کې چې کلاسیک دروازې د بولین منطق پیژندل شوي عملیاتونو سره مطابقت لري، د کوانټم دروازې فزیکي واحد عملیاتي دي.
د کوانټم سیسټمونو د بې ثباتۍ او د کاپي ریاستونو د ناممکنیت له امله، د کوانټم معلوماتو ذخیره کول د کلاسیک معلوماتو ذخیره کولو په پرتله خورا ستونزمن دي. په هرصورت، د کوانټم غلطۍ اصالح کولو کارولو سره د کوانټم معلومات لاهم په اصولو کې د اعتبار وړ ساتل کیدی شي. د کوانټم غلطی سمولو کوډونو شتون د غلطۍ زغمونکي کوانټم محاسبې امکان هم رامینځته کړی.
کلاسیک بټونه د کوانټم ګیټس په کارولو سره د کوبیټس له تشکیلاتو څخه کوډ شوي او وروسته ترلاسه کیدی شي. پخپله، یو واحد کوبیټ نشي کولی د خپل چمتووالي په اړه د لاسرسي وړ کلاسیک معلوماتو څخه یو څه ډیر وړاندې کړي. دا د هولوو نظریه ده. په هرصورت، په سوپرډینس کوډ کولو کې، یو لیږونکی، د دوو ښکیلو qubits څخه په عمل کولو سره، کولی شي د دوی د ګډ حالت په اړه د لاسرسي وړ معلومات دوه بټونه ترلاسه کونکي ته ورسوي.
د کوانټم معلومات په کوانټم چینل کې حرکت کیدی شي ، د کلاسیک مخابراتي چینل مفهوم سره ورته وي. د کوانټم پیغامونه یو محدود اندازه لري، په qubits اندازه کیږي؛ د کوانټم چینلونه د محدود چینل ظرفیت لري، په هر ثانیه کې په qubits اندازه کیږي.
د کوانټم معلومات، او د کوانټم معلوماتو کې بدلونونه، د شانون انټروپي د انالوګ په کارولو سره په کمیتي ډول اندازه کیدی شي، چې د وون نیومن انټروپي په نوم یادیږي.
په ځینو قضیو کې د کوانټم الګوریتم کارول کیدی شي د کوم پیژندل شوي کلاسیک الګوریتم په پرتله ګړندي محاسبې ترسره کړي. د دې ترټولو مشهوره بیلګه د شور الګوریتم دی چې کولی شي شمیرې په پولینومیل وخت کې فکتور کړي، د غوره کلاسیک الګوریتمونو په پرتله چې فرعي مصرفي وخت نیسي. لکه څنګه چې فاکتوریزیشن د RSA کوډ کولو خوندیتوب یوه مهمه برخه ده، د شور الګوریتم د پوسټ کوانټم کریپټوګرافۍ نوې ساحه رامینځته کړې چې هڅه کوي د کوډ کولو سکیمونه ومومي چې حتی خوندي پاتې کیږي حتی کله چې کوانټم کمپیوټرونه په لوبې کې وي. د الګوریتم نور مثالونه چې د کوانټم برتری څرګندوي د ګروور د لټون الګوریتم شامل دي، چیرې چې کوانټم الګوریتم د غوره ممکنه کلاسیک الګوریتم په پرتله څلور اړخیز سرعت ورکوي. د ستونزو د پیچلتیا طبقه چې د کوانټم کمپیوټر لخوا په مؤثره توګه حل کیدی شي د BQP په نوم پیژندل کیږي.
د کوانټم کلیدي توزیع (QKD) د کلاسیک معلوماتو غیر مشروط خوندي لیږد ته اجازه ورکوي ، د کلاسیک کوډ کولو برخلاف ، کوم چې تل په اصولو کې مات کیدی شي ، که په عمل کې نه وي. په یاد ولرئ چې د QKD خوندیتوب په اړه ځینې فرعي ټکي لاهم په تودوخې بحث کیږي.
د پورته ټولو موضوعاتو او توپیرونو مطالعه د کوانټم معلوماتو تیوري لري.
د کوانټم میخانیک سره اړیکه
د کوانټم میخانیک مطالعه ده چې څنګه مایکروسکوپی فزیکي سیسټمونه په طبیعت کې په متحرک ډول بدلیږي. د کوانټم معلوماتو تیورۍ په ساحه کې، د کوانټم سیسټمونه مطالعه شوي چې د نړۍ د هر حقیقي سیال څخه لیرې دي. کیوبیټ ممکن د مثال په توګه په فزیک ډول په لینر آپټیکل کوانټم کمپیوټر کې فوټون وي ، په یو پټ شوي آیون کوانټم کمپیوټر کې آیون وي ، یا دا ممکن د اتومونو لوی ټولګه وي لکه د سپر کنډکټینګ کوانټم کمپیوټر کې. د فزيکي تطبيق په پام کې نيولو سره، د کوانټم معلوماتي تيوري په واسطه د کيوبيټونو حدود او ځانګړتياوې په پام کې نيول شوي دي ځکه چې دا ټول سيسټمونه په رياضي ډول د پيچلو شمېرو په پرتله د کثافت ميټريس د ورته وسيلې لخوا تشريح شوي دي. د کوانټم میخانیک سره بل مهم توپیر دا دی چې په داسې حال کې چې کوانټم میخانیکونه اکثرا د انفینیټ ابعادي سیسټمونو مطالعه کوي لکه هارمونیک اوسیلیټر، د کوانټم معلوماتو تیوري دواړه د دوامداره متغیر سیسټمونو او محدودو ابعادو سیسټمونو سره تړاو لري.
د کوانټم محاسبه
کوانټم کمپیوټینګ د محاسبې یو ډول دی چې د محاسبې ترسره کولو لپاره د کوانټم حالتونو ډله ایز ملکیتونه لکه سوپرپوزیشن ، مداخله او ښکیلتیا کاروي. هغه وسايل چې د کوانټم کمپيوټرونه ترسره کوي د کوانټم کمپيوټرونو په نوم ياديږي.: I-5 که څه هم اوسني کوانټم کمپيوټرونه د عملي غوښتنلیکونو لپاره د معمول (کلاسکي) کمپيوټرونو په پرتله خورا کوچني دي، داسې انګیرل کیږي چې دوی د ځینې کمپیوټري ستونزو د حل کولو توان لري، لکه د انټیجر فکتوریزیشن. (کوم چې د RSA انکرپشن زیرمه کوي) د کلاسیک کمپیوټرونو په پرتله خورا ګړندی. د کوانټم کمپیوټر مطالعه د کوانټم معلوماتو ساینس فرعي ساحه ده.
د کوانټم کمپیوټینګ په 1980 کې پیل شو کله چې فزیک پوه پاول بینیف د تورینګ ماشین د کوانټم میخانیکي ماډل وړاندیز وکړ. ریچارډ فینمن او یوري مانین وروسته وړاندیز وکړ چې یو کوانټم کمپیوټر د هغه شیانو د تقلید کولو وړتیا لري چې کلاسیک کمپیوټر یې نشي کولی. په 1994 کې، پیټر شور د RSA- کوډ شوي مخابراتو د کوډ کولو احتمال سره د انټیجرونو فکتور کولو لپاره کوانټم الګوریتم رامینځته کړ. په 1998 کې اسحاق چوانګ، نیل ګیرشینفیلډ او مارک کوبینیک لومړی دوه کیوبیټ کوانټم کمپیوټر جوړ کړ چې کولی شي محاسبه ترسره کړي. د 1990 لسیزې په وروستیو کې د روانو تجربوي پرمختګونو سره سره، ډیری څیړونکي پدې باور دي چې "د غلطۍ زغمونکي کوانټم کمپیوټري لاهم یو لیرې خوب دی." په دې وروستیو کلونو کې، په عامه او خصوصي سکتورونو کې د کوانټم کمپیوټري څیړنې پانګونه زیاته شوې. د ۲۰۱۹ کال د اکتوبر په ۲۳، ګوګل AI، د متحده ایالاتو د فضايي او فضایي ادارې (NASA) سره په ملګرتیا کې ادعا وکړه چې د کوانټم محاسبه یې ترسره کړې چې په هر کلاسیک کمپیوټر کې د امکان وړ نه وه، خو ایا دا ادعا د اعتبار وړ وه او که نه، یوه موضوع ده. فعاله څیړنه.
د کوانټم کمپیوټرونو ډیری ډولونه شتون لري (د کوانټم کمپیوټري سیسټمونو په نوم هم پیژندل کیږي) ، پشمول د کوانټم سرکټ ماډل ، د کوانټم ټورینګ ماشین ، اډیابټیک کوانټم کمپیوټر ، یو طرفه کوانټم کمپیوټر ، او مختلف کوانټم سیلولر اتومات. ترټولو پراخه کارول شوي ماډل د کوانټم سرکټ دی، د کوانټم بټ پر بنسټ، یا "کوبیټ"، کوم چې یو څه په کلاسیک محاسبه کې د بټ سره ورته دی. یو qubit کیدای شي په 1 یا 0 کوانټم حالت کې وي، یا د 1 او 0 حالتونو په سپرپوزیشن کې وي. کله چې اندازه کیږي، په هرصورت، دا تل 0 یا 1 وي؛ د هرې پایلې احتمال د اندازه کولو دمخه سمدلاسه د کوبیټ په کوانټم حالت پورې اړه لري.
د فزيکي کوانټم کمپيوټر د جوړولو په لور هڅې په ټيکنالوجۍ تمرکز کوي لکه ټرانسمون، ايون جالونه او ټوپولوژيکي کوانټم کمپيوټرونه، چې موخه يې د لوړ کيفيت لرونکي کيوبيټس جوړول دي. که د کوانټم منطق دروازې، د کوانټم اینیلینګ، یا اډیاباتیک کوانټم محاسبه. اوس مهال د ګټور کوانټم کمپیوټرونو په جوړولو کې یو شمیر مهم خنډونه شتون لري. د کوبیټس د کوانټم حالتونو ساتل په ځانګړي توګه ستونزمن کار دی، ځکه چې دوی د کوانټم ډیکورنس او د دولت وفادارۍ سره مخ دي. له همدې امله کوانټم کمپیوټرونه د غلطۍ اصلاح ته اړتیا لري.
هر ډول کمپیوټري ستونزه چې د کلاسیک کمپیوټر لخوا حل کیدی شي د کوانټم کمپیوټر لخوا هم حل کیدی شي. برعکس، هره ستونزه چې د کوانټم کمپیوټر لخوا حل کیدی شي د کلاسیک کمپیوټر لخوا هم حل کیدی شي، لږترلږه په اصولو کې کافي وخت ورکړل شوی. په بل عبارت، د کوانټم کمپیوټرونه د کلیسا – ټورینګ مقالې اطاعت کوي. دا پدې مانا ده چې پداسې حال کې چې کوانټم کمپیوټرونه د کمپیوټري وړتیا له مخې د کلاسیک کمپیوټرونو په پرتله هیڅ اضافي ګټې نه ورکوي، د ځینې ستونزو لپاره کوانټم الګوریتمونه د ورته پیژندل شوي کلاسیک الګوریتمونو په پرتله د پام وړ کم وخت پیچلتیاوې لري. د پام وړ، داسې انګیرل کیږي چې کوانټم کمپیوټرونه په چټکۍ سره ځینې ستونزې حل کړي چې هیڅ کلاسیک کمپیوټر نشي کولی په هر ممکنه وخت کې حل کړي - یو کار چې د "کوانټم برتری" په نوم پیژندل کیږي. د کوانټم کمپیوټرونو په اړه د ستونزو کمپیوټري پیچلتیا مطالعه د کوانټم پیچلتیا تیوري په نوم پیژندل کیږي.
د کوانټم محاسبې موجوده ماډل د کوانټم منطق دروازې د شبکې له مخې محاسبه تشریح کوي. دا ماډل د کلاسیک سرکټ د خلاصې خطي - الجبریک عمومي کولو په توګه فکر کیدی شي. څرنګه چې د دې سرکټ ماډل د کوانټم میخانیک اطاعت کوي، یو کوانټم کمپیوټر چې د دې سرکیټونو په اغیزمنه توګه چلولو توان لري فکر کیږي چې په فزیکي توګه د منلو وړ وي.
یوه حافظه چې د معلوماتو له بټونو څخه جوړه وي 2^n احتمالي حالتونه لري. یو ویکتور چې د حافظې د ټولو حالتونو نمایندګي کوي په دې توګه 2^n ننوتنې لري (یو د هر حالت لپاره). دا ویکتور د احتمالي ویکتور په توګه لیدل کیږي او دا حقیقت څرګندوي چې حافظه باید په یو ځانګړي حالت کې وموندل شي.
په کلاسیک نظر کې، یوه ننوتل به د 1 ارزښت ولري (یعنې په دې حالت کې د 100٪ احتمال) او نورې ټولې ننوتنې به صفر وي.
په کوانټم میخانیک کې، احتمالي ویکتورونه د کثافت آپریټرونو ته عمومي کیدی شي. د کوانټم حالت ویکتور فارمالیزم معمولا لومړی معرفي کیږي ځکه چې دا په مفهوم ساده دی، او دا ځکه چې دا د خالص حالتونو لپاره د کثافت میټرکس فارمالیزم پرځای کارول کیدی شي، چیرې چې ټول کوانټم سیسټم پیژندل کیږي.
د کوانټم محاسبه د کوانټم منطق دروازې او اندازه کولو شبکې په توګه تشریح کیدی شي. په هرصورت، هر ډول اندازه کول د کوانټم محاسبې پای ته لیږدول کیدی شي، که څه هم دا ځنډ ممکن په کمپیوټري لګښت کې راشي، نو ډیری کوانټم سرکیټونه داسې شبکه انځوروي چې یوازې د کوانټم منطق دروازې لري او هیڅ اندازه نلري.
هر ډول کوانټم محاسبه (کوم چې په پورتني فورمالیزم کې د n qubits په پرتله هر یو واحد میټریکس دی) د کوانټم منطق دروازې د یوې کافي کوچنۍ کورنۍ دروازې څخه د شبکې په توګه ښودل کیدی شي. د ګیټ کورنۍ انتخاب چې دا جوړښت فعالوي د یونیورسل ګیټ سیټ په نوم پیژندل کیږي، ځکه چې یو کمپیوټر چې کولی شي دا ډول سرکیټونه پرمخ بوځي یو نړیوال کوانټم کمپیوټر دی. یو عام ورته سیټ کې ټولې واحد-کوبیټ دروازې او همدارنګه له پورته څخه د CNOT دروازه شامله ده. دا پدې مانا ده چې هر ډول کوانټم محاسبه د CNOT دروازو سره یوځای د واحد-کوبیټ دروازو د ترتیب په اجرا کولو سره ترسره کیدی شي. که څه هم د دې دروازې سیټ لامحدود دی، دا د سولووی-کیتایف تیورم په غوښتنه کولو سره د یوې محدودې دروازې سیټ سره بدلیدلی شي.
کوانټم الګوریتمونه
د کوانټم الګوریتمونو په موندلو کې پرمختګ عموما د دې کوانټم سرکټ ماډل باندې تمرکز کوي، که څه هم د کوانټم اډیبیټیک الګوریتم په څیر استثناوې شتون لري. د کوانټم الګوریتمونه تقریبا د ورته کلاسیک الګوریتمونو په پرتله د ترلاسه شوي سرعت ډول له مخې طبقه بندي کیدی شي.
د کوانټم الګوریتمونه چې د غوره پیژندل شوي کلاسیک الګوریتم په پرتله د پولینومیل سرعت څخه ډیر وړاندیز کوي د فکتور کولو لپاره د شور الګوریتم او د متفرق لوګاریتمونو کمپیوټري کولو لپاره اړوند کوانټم الګوریتمونه ، د پیل معادلې حل کول ، او نور په عمومي ډول د ابیلیان فنایټ ګروپونو لپاره د پټ فرعي ګروپ ستونزې حل کول شامل دي. دا الګوریتمونه د کوانټم فویریر بدلون په لومړني پورې اړه لري. هیڅ داسې ریاضیاتی ثبوت ندی موندل شوی چې دا وښیی چې په مساوي ډول ګړندی کلاسیک الګوریتم نشي کشف کیدی ، که څه هم دا امکان نلري [خود خپره شوې سرچینه؟] د اوریکل ځینې ستونزې لکه د سایمون ستونزه او د برنسټین – وزیراني ستونزه د ثابت سرعت ورکوي ، که څه هم دا د کوانټم پوښتنې ماډل کې دی، کوم چې یو محدود ماډل دی چیرې چې ټیټ حدونه ثابت کول خورا اسانه دي او اړینه نده چې د عملي ستونزو لپاره سرعت ته ژباړه وکړي.
نورې ستونزې، پشمول د کیمیا او سولیډ سټیټ فزیک څخه د کوانټم فزیکي پروسو سمول، د ځینې جونز پولینومیالونو نږدېوالی، او د مساواتو خطي سیسټمونو لپاره کوانټم الګوریتم د کوانټم الګوریتمونه لري چې داسې ښکاري چې د سپر پولینومیل سرعت ورکوي او BQP بشپړ دي. ځکه چې دا ستونزې د BQP بشپړې دي، د دوی لپاره یو مساوي ګړندی کلاسیک الګوریتم به پدې معنی وي چې هیڅ کوم کوانټم الګوریتم د سپر پولینومیل سرعت نه ورکوي ، کوم چې باور کیږي امکان نلري.
ځینې کوانټم الګوریتمونه، لکه د ګروور الګوریتم او د امپلټیوډ امپلیفیکیشن، د ورته کلاسیک الګوریتمونو په پرتله پولینومیل سرعت ورکوي. که څه هم دا الګوریتمونه د پرتله کولو وړ څلور اړخیز سرعت ورکوي، دوی په پراخه کچه د تطبیق وړ دي او پدې توګه د پراخو ستونزو لپاره سرعت ورکوي. د پوښتنو ستونزو لپاره د ثابت کوانټم سرعت ډیری مثالونه د ګروور الګوریتم پورې اړه لري ، پشمول د دوه څخه تر یو فنکشنونو کې د ټکر موندلو لپاره د براسارډ ، هاییر او ټاپ الګوریتم ، کوم چې د ګروور الګوریتم کاروي ، او فرهي ، ګولډسټون ، او د ګوتمان الګوریتم د دې لپاره. ونې، کوم چې د لټون ستونزې یو ډول دی.
کریپټوګرافیک غوښتنلیکونه
د کوانټم محاسبې یو د پام وړ غوښتنلیک د کریپټوګرافیک سیسټمونو بریدونو لپاره دی چې اوس مهال کارول کیږي. د انټیجر فکتوریزیشن، کوم چې د عامه کلیدي کریپټوګرافیک سیسټمونو امنیت تامین کوي، داسې انګیرل کیږي چې د لوی انټیجرونو لپاره د عادي کمپیوټر سره په کمپیوټري توګه ناشونی وي که چیرې دوی د څو اصلي شمیرو محصول وي (د بیلګې په توګه، د دوه 300 عددي پریمونو محصول). په پرتله کولو سره، یو کوانټم کمپیوټر کولی شي دا ستونزه په مؤثره توګه د شور الګوریتم په کارولو سره حل کړي ترڅو خپل فکتورونه ومومي. دا وړتیا به یو کوانټم کمپیوټر ته اجازه ورکړي چې نن ورځ کارول کیږي ډیری کریپټوګرافیک سیسټمونه مات کړي ، پدې معنی چې د ستونزې حل کولو لپاره به یو پولینومیل وخت (د عدد د عددونو په شمیر کې) الګوریتم وي. په ځانګړې توګه، ډیری مشهور عامه کلیدي سایفرونه د فکتور کولو انټیجرونو یا د جلا لوګاریتم ستونزې پر بنسټ دي، چې دواړه د شور الګوریتم لخوا حل کیدی شي. په ځانګړې توګه، RSA، Diffie-Hellman، او elliptic curve Diffie-Hellman الګوریتم مات کیدی شي. دا د خوندي ویب پاڼو، کوډ شوي بریښنالیک، او ډیری نورو ډولونو ډیټا خوندي کولو لپاره کارول کیږي. د دې ماتول به د بریښنایی محرمیت او امنیت لپاره د پام وړ اغیزې ولري.
د کریپټوګرافیک سیسټمونو پیژندل چې ممکن د کوانټم الګوریتمونو پروړاندې خوندي وي د پوسټ کوانټم کریپټوګرافي ساحې لاندې په فعاله توګه څیړل شوې موضوع ده. ځینې عامه کلیدي الګوریتمونه د انټیجر فکتوریزیشن او جلا لوګاریتم ستونزو پرته د نورو ستونزو پراساس دي چې د شور الګوریتم پلي کیږي لکه د میک ایلیس کریپټو سیسټم د کوډ کولو تیوري کې د ستونزې پراساس. د لاټیس پراساس کریپټو سیسټمونه هم د کوانټم کمپیوټرونو لخوا مات شوي ندي پیژندل شوي ، او د ډیهډرل پټ فرعي ګروپ ستونزې حل کولو لپاره د پولینومیل وخت الګوریتم موندل ، کوم چې به ډیری جالیز پراساس کریپټو سیسټمونه مات کړي ، یوه ښه مطالعه شوې خلاص ستونزه ده. دا ثابته شوې چې د ګروور الګوریتم پلي کول د بریټ ځواک په واسطه د سمیټریک (پټ کیلي) الګوریتم ماتولو لپاره وخت ته اړتیا لري د اصلي کریپټوګرافیک الګوریتم شاوخوا 2n/2 دعوتونو سره مساوي وخت ته اړتیا لري ، په کلاسیک قضیه کې د نږدې 2n په پرتله ، پدې معنی چې د سمیټریک کلیدي اوږدوالی په مؤثره توګه نیمه شوی: AES-256 به د ګروور الګوریتم په کارولو سره د برید پروړاندې ورته امنیت ولري چې AES-128 د کلاسیک وحشي ځواک لټون پروړاندې لري (د کلیدي اندازه وګورئ).
د کوانټم کریپټوګرافي په احتمالي توګه د عامه کلیدي کریپټوګرافي ځینې دندې ترسره کولی شي. د کوانټم پر بنسټ کریپټوګرافیک سیسټمونه کولی شي د کوانټم هیکنګ پروړاندې د دودیزو سیسټمونو په پرتله خورا خوندي وي.
د لټون ستونزې
د پولینومیال کوانټم سرعت د منلو لپاره د ستونزې ترټولو مشهور مثال غیر منظم لټون دی، په ډیټابیس کې د n توکو له لیست څخه د نښه شوي توکي موندل دي. دا د ګروور الګوریتم لخوا ډیټابیس ته د O(sqrt(n)) پوښتنو په کارولو سره حل کیدی شي ، د کلاسیک الګوریتمونو لپاره اړین د Omega (n) پوښتنو څخه څلور اړخیزه کم. په دې حالت کې، ګټه نه یوازې د ثابتولو وړ ده بلکې غوره هم ده: دا ښودل شوي چې د ګروور الګوریتم د هر شمیر اوریکل لیدونو لپاره د مطلوب عنصر موندلو اعظمي احتمال ورکوي.
هغه ستونزې چې د ګروور الګوریتم سره حل کیدی شي لاندې ملکیتونه لري:
- د ممکنه ځوابونو په ټولګه کې د لټون وړ جوړښت شتون نلري،
- د چک کولو لپاره د احتمالي ځوابونو شمیر د الګوریتم ته د ننوتلو شمیر سره ورته دی، او
- دلته یو بولین فنکشن شتون لري چې هر آخذه ارزوي او مشخص کوي چې ایا دا سم ځواب دی
د دې ټولو ملکیتونو سره د ستونزو لپاره، د کوانټم کمپیوټر پیمانه کې د ګروور الګوریتم د چلولو وخت د آخذو د شمیر (یا په ډیټابیس کې عناصر) د مربع ریښې په توګه اندازه کوي، لکه څنګه چې د کلاسیک الګوریتم خطي اندازه کولو سره مخالف دی. د ستونزو عمومي طبقه چې د ګروور الګوریتم پلي کیدی شي د بولین اطمیناني ستونزه ده ، چیرې چې ډیټابیس چې د الګوریتم له لارې تکرار کیږي د ټولو ممکنه ځوابونو څخه دی. د دې مثال او (ممکنه) غوښتنلیک د پاسورډ کریکر دی چې هڅه کوي د پاسورډ اټکل وکړي. سمیټریک سیفرونه لکه Triple DES او AES په ځانګړي ډول د دې ډول برید لپاره زیان منونکي دي.
د کوانټم سیسټمونو سمول
څرنګه چې کیمیا او نانو ټیکنالوژي د کوانټم سیسټمونو په پوهیدو تکیه کوي، او دا ډول سیسټمونه په کلاسیک ډول په اغیزمنه توګه د انډول کولو لپاره ناممکن دي، ډیری په دې باور دي چې د کوانټم سمول به د کوانټم کمپیوټري یو له خورا مهم غوښتنلیکونو څخه وي. د کوانټم سمولیشن په غیر معمولي شرایطو کې د اتومونو او ذراتو چلند سمولو لپاره هم کارول کیدی شي لکه د ټکر دننه عکس العمل. د کوانټم سمولونه کیدای شي د ډبل سلیټ تجربه کې د سپرپوزیشن لاندې د ذرو او پروټونونو راتلونکي لارې وړاندوینې لپاره وکارول شي. د سرې صنعت پداسې حال کې چې طبیعي ژوندی موجودات هم امونیا تولیدوي. د کوانټم سمولیشنونه د دې پروسې د پوهیدو لپاره کارول کیدی شي چې تولید زیاتوي.
د کوانټم انیلینګ او اډیبیټیک اصلاح کول
د کوانټم اینیلینګ یا اډیاباتیک کوانټم محاسبه د محاسبې ترسره کولو لپاره د اډیابټیک تیورم پورې اړه لري. یو سیسټم په ځمکني حالت کې د ساده هامیلتونین لپاره ځای په ځای شوی، کوم چې ورو ورو یو ډیر پیچلي هامیلتونین ته وده ورکوي چې د ځمکې حالت د پوښتنې ستونزې حل کوي. د اډیاباتیک تیورم وايي چې که تکامل په کافي اندازه ورو وي سیسټم به د پروسې له لارې هر وخت په خپل ځمکني حالت کې پاتې شي.
ماشین زده کړه
څرنګه چې د کوانټم کمپیوټرونه کولی شي محصول تولید کړي چې کلاسیک کمپیوټرونه نشي کولی په مؤثره توګه تولید کړي، او له دې امله چې د کوانټم کمپیوټري په بنسټیز ډول خطي الجبریک دی، ځینې یې د کوانټم الګوریتمونو په پراختیا کې هیله څرګندوي چې کولی شي د ماشین زده کړې دندې ګړندۍ کړي. د مثال په توګه، د مساواتو د خطي سیسټمونو لپاره د کوانټم الګوریتم، یا "HHL الګوریتم"، چې د خپلو کشف کونکو هارو، هاسیډیم، او لوویډ په نوم نومول شوی، داسې انګیرل کیږي چې د کلاسیک همکارانو په پرتله سرعت چمتو کوي. ځینې څیړنې ډلې پدې وروستیو کې د بولټزمان ماشینونو او ژورو عصبي شبکو روزنې لپاره د کوانټم اینیلینګ هارډویر کارول سپړلي دي.
کمپیوټریژی بیولوژی
د کمپیوټري بیولوژي په برخه کې، کوانټم کمپیوټري د ډیری بیولوژیکي ستونزو په حل کې لوی رول لوبولی دی. یو له مشهورو مثالونو څخه به په کمپیوټري جینومیکونو کې وي او دا چې څنګه کمپیوټري د انسان جینوم ترتیب کولو لپاره وخت خورا کم کړی دی. د دې په پام کې نیولو سره چې کمپیوټري بیولوژي د عمومي ډیټا ماډلینګ او ذخیره کولو څرنګوالی کاروي، د کمپیوټري بیولوژي لپاره د دې غوښتنلیکونه هم تمه کیږي.
د کمپیوټر په مرسته د درملو ډیزاین او تولیدي کیمیا
ژور تولیدي کیمیاوي ماډلونه د مخدره توکو کشف ګړندي کولو لپاره د قوي وسیلو په توګه راپورته کیږي. په هرصورت، د مخدره توکو په څیر د ټولو ممکنه مالیکولونو ساختماني ځای پراخه اندازه او پیچلتیا د پام وړ خنډونه رامینځته کوي، کوم چې په راتلونکي کې د کوانټم کمپیوټرونو لخوا لرې کیدی شي. د کوانټم کمپیوټرونه په طبیعي ډول د کوانټم ډیری بدن پیچلي ستونزو حل کولو لپاره ښه دي او پدې توګه ممکن د کوانټم کیمیا په غوښتنلیکونو کې وسیله وي. نو ځکه، یو څوک تمه کولی شي چې د کوانټم GANs په شمول د کوانټم لوړ شوي تولیدي ماډلونه به په پای کې د وروستي تولیدي کیمیا الګوریتمونو ته وده ورکړي. د هایبرډ جوړښتونه چې د کوانټم کمپیوټرونه د ژورو کلاسیکي شبکو سره ترکیب کوي ، لکه د کوانټم تغیراتي آټوینکوډرونه ، دمخه په سوداګریز ډول شتون لرونکي انیلرز کې روزل کیدی شي او د نوي درملو په څیر مالیکولر جوړښتونو رامینځته کولو لپاره کارول کیدی شي.
د فزیکي کوانټم کمپیوټرونو رامینځته کول
ننګونې
د لوی پیمانه کوانټم کمپیوټر په جوړولو کې یو شمیر تخنیکي ننګونې شتون لري. فزیک پوه ډیویډ ډیوینسنزو د عملي کوانټم کمپیوټر لپاره دا اړتیاوې لیست کړي دي:
- د کوبیټونو شمیر زیاتولو لپاره په فزیکي توګه د توزیع وړ،
- Qubits چې په خپل سري ارزښتونو کې پیل کیدی شي،
- د کوانټم دروازې چې د decoherence وخت څخه ګړندي دي ،
- د نړیوالې دروازې سیټ،
- Qubits چې په اسانۍ سره لوستل کیدی شي.
د کوانټم کمپیوټرونو لپاره د برخو سرچینه کول هم خورا ستونزمن دي. ډیری کوانټم کمپیوټرونه، لکه د ګوګل او IBM لخوا جوړ شوي، هیلیم-3 ته اړتیا لري، د اټومي څیړنې محصول، او ځانګړي سوپر کنډکټینګ کیبلونو ته اړتیا لري چې یوازې د جاپاني شرکت Coax Co.
د ملټي کیوبیټ سیسټمونو کنټرول د سخت او ټاکل شوي وخت ریزولوشن سره د لوی شمیر بریښنایی سیګنالونو تولید او همغږۍ ته اړتیا لري. دا د کوانټم کنټرولرونو پراختیا لامل شوی چې د کوبیټس سره مداخله وړوي. د دې سیسټمونو اندازه کول د کوبیټونو ډیریدونکي شمیر ملاتړ کولو لپاره یوه اضافي ننګونه ده.
د کوانټم ګډوډي
یو له لویو ننګونو څخه چې د کوانټم کمپیوټرونو په جوړولو کې ښکیل دي د کوانټم ډیکویرنس کنټرول یا لرې کول دي. دا معمولا د دې معنی لري چې سیسټم له خپل چاپیریال څخه جلا کوي ځکه چې د بهرنۍ نړۍ سره تعامل د سیسټم د خرابیدو لامل کیږي. په هرصورت، د ګډوډۍ نورې سرچینې هم شتون لري. په مثالونو کې د کوانټم دروازې شاملې دي، او د فزیک سیسټم شالید ترمونیوکلیر سپنونه او د کوبیټس پلي کولو لپاره کارول کیږي. بې کفایته نه بدلیدونکي ده، ځکه چې دا په اغیزمنه توګه غیر واحد دی، او معمولا هغه څه دي چې باید ډیر کنټرول شي، که مخنیوی وشي. د امیدوارۍ سیسټمونو لپاره په ځانګړې توګه، د ټرانسورس آرامۍ وخت T2 (د NMR او MRI ټیکنالوژۍ لپاره، چې د ډیفیسینګ وخت هم ویل کیږي)، معمولا په ټیټ حرارت کې د نانو ثانیو او ثانیو ترمنځ توپیر لري. اوس مهال، ځینې کوانټم کمپیوټرونه اړتیا لري چې خپل کوبیټونه 20 ملیکیلوین ته یخ شي (معمولا د یخولو یخچال کاروي) ترڅو د پام وړ ګډوډي مخه ونیسي. د 2020 یوه څیړنه استدلال کوي چې د ionizing وړانګې لکه کاسمیک شعاعونه په هرصورت کولی شي ځینې سیسټمونه په ملی ثانیو کې د مینځلو لامل شي.
د پایلې په توګه، د وخت ضایع کول ممکن ځینې کوانټم الګوریتمونه بې کاره کړي، ځکه چې د اوږدې مودې لپاره د کوبیټس حالت ساتل به بالاخره سپرپوزیسون فاسد کړي.
دا مسلې د نظری تګلارو لپاره خورا ستونزمنې دي ځکه چې د وخت اندازه د لنډې اندازې حکمونه دي او د دوی د بربنډ کولو لپاره ډیری وختونه ذکر شوي چلند د نظری نبض شکل دی. د تېروتنې نرخونه عموما د عملیاتي وخت تناسب سره د ډیکوریشن وخت سره متناسب دي، نو له دې امله هر عملیات باید د ډیکوریشن وخت په پرتله ډیر چټک بشپړ شي.
لکه څنګه چې د کوانټم حد تیورم کې تشریح شوي، که چیرې د تېروتنې کچه کافي وي، نو داسې انګیرل کیږي چې د کوانټم غلطی اصالح کول ممکن د غلطیو او نیمګړتیا د مخنیوي لپاره کارول کیږي. دا اجازه ورکوي چې د ټول محاسبې وخت د decoherence وخت څخه ډیر اوږد وي که چیرې د غلطۍ اصالح کولو سکیم کولی شي د نیمګړتیا په پرتله ګړندي غلطۍ سم کړي. د غلطۍ زغمونکي محاسبې لپاره په هره دروازه کې د اړتیا وړ غلطۍ نرخ لپاره ډیری وختونه اشاره شوې شمیره 10-3 ده ، داسې انګیرل کیږي چې شور له مینځه وړل کیږي.
د دې اندازه کولو شرایط پوره کول د سیسټمونو پراخه لړۍ لپاره امکان لري. په هرصورت، د غلطۍ اصالح کارول د دې سره د اړتیا وړ qubits خورا زیات شمیر لګښت راوړي. د شور د الګوریتم په کارولو سره د انټیجرونو فکتور کولو لپاره اړین شمیره لاهم پولینیمیل ده، او فکر کیږي چې د L او L2 ترمنځ وي، چیرته چې L د عددونو شمیره ده چې فکتور کیږي؛ د غلطۍ اصالح کولو الګوریتم به دا شمیره د L د اضافي فاکتور لخوا لوړ کړي. د 1000-bit شمیر لپاره، دا د غلطۍ سمون پرته شاوخوا 104 بټونو ته اړتیا په ګوته کوي. د تېروتنې سمولو سره، ارقام به شاوخوا 107 بټونو ته لوړ شي. د محاسبې وخت د L2 یا شاوخوا 107 مرحلې او په 1 MHz کې شاوخوا 10 ثانیې دی.
د ثبات - decoherence ستونزې لپاره خورا مختلف چلند دا دی چې د ټاپولوژیک کوانټم کمپیوټر رامینځته کړي چې د هرډول سره ، نیم ذرات د تارونو په توګه کارول کیږي او د باثباته منطق دروازې رامینځته کولو لپاره د چوټي تیوري تکیه کوي.
د کوانټم عالي توب
د کوانټم برتری یوه اصطلاح ده چې د جان پریسکل لخوا رامینځته شوې د انجینرۍ ځانګړتیا ته اشاره کوي چې دا څرګندوي چې د پروګرام وړ کوانټم وسیله کولی شي د عصري کلاسیک کمپیوټرونو له ظرفیتونو هاخوا ستونزه حل کړي. ستونزه اړینه نده چې ګټوره وي، نو ځینې د کوانټم برتری ازموینه یوازې د راتلونکي احتمالي معیار په توګه ګوري.
د 2019 په اکتوبر کې، د ګوګل AI کوانټم، د NASA په مرسته، لومړی کس شو چې ادعا یې وکړه چې د Sycamore کوانټم کمپیوټر کې د محاسبې په ترسره کولو سره یې د کوانټم برتری ترلاسه کړی چې په سمیټ کې ترسره کیدی شي 3,000,000 ځله ډیر چټک دی، په عمومي توګه د نړۍ ترټولو چټک ګڼل کیږي. کمپیوټر دا ادعا وروسته بیا ننګول شوې: IBM ویلي چې سمیټ کولی شي نمونې د ادعا په پرتله خورا ګړندي ترسره کړي، او څیړونکو له هغه وخت راهیسې د نمونې کولو ستونزې لپاره غوره الګوریتمونه رامینځته کړي چې د کوانټم برتری ادعا کولو لپاره کارول کیږي، د پام وړ کمولو یا د Sycamore او Sycamore ترمنځ د تشې بندولو لپاره کارول کیږي. کلاسیک سوپر کمپیوټرونه
د 2020 په دسمبر کې، په USTC کې یوې ډلې د کوانټم برتری ښودلو لپاره د فوټونک کوانټم کمپیوټر جیوزانګ سره په 76 فوټونونو کې د بوسون نمونې ډول پلي کړ. لیکوالان ادعا کوي چې یو کلاسیک معاصر سوپر کمپیوټر به د 600 ملیون کلونو کمپیوټري وخت ته اړتیا ولري ترڅو د نمونو شمیر تولید کړي چې د دوی کوانټم پروسیسر په 20 ثانیو کې تولید کولی شي. د نومبر په 16 ، 2021 د کوانټم کمپیوټري غونډې کې IBM د IBM ایګل په نوم 127 کیوبیټ مایکرو پروسیسر وړاندې کړ.
فزیکي تطبیقونه
په فزیکي توګه د کوانټم کمپیوټر پلي کولو لپاره، ډیری مختلف کاندیدان تعقیب کیږي، د دوی په منځ کې (د فزیکي سیسټم لخوا توپیر شوی چې د کوبیټس احساس کولو لپاره کارول کیږي):
- سوپر کنډکټینګ کوانټم کمپیوټینګ (کوبایټ د کوچني سوپر کنډکټینګ سرکیټونو حالت لخوا پلي شوی ، جوزفسن جنکشنونه)
- ټریپ شوی ایون کوانټم کمپیوټر (کوبیټ د ځړول شوي ایون داخلي حالت لخوا پلي شوی)
- بې طرفه اتومونه په نظری جالیزونو کې (کوبټ د غیر جانبدار اتومونو د داخلي حالتونو لخوا پلي کیږي چې په نظری جالی کې ځړول شوي)
- د کوانټم ډاټ کمپیوټر، د سپن پر بنسټ (د مثال په توګه د Loss-DiVincenzo کوانټم کمپیوټر) (کوبایټ د بند شوي الکترونونو د سپن حالتونو لخوا ورکړل شوی)
- د کوانټم ډاټ کمپیوټر، ځایی پر بنسټ (کوباټ د دوه کوانټم ډاټ کې د الکترون موقعیت لخوا ورکړل شوی)
- د انجینر شوي کوانټم څاګانو په کارولو سره کوانټم کمپیوټري ، کوم چې کولی شي په اصولو کې د کوانټم کمپیوټرونو رامینځته کولو وړ کړي چې د خونې په حرارت کې فعالیت کوي
- جوړه شوي کوانټم تار (کوبایټ د کوانټم تارونو د یوې جوړې لخوا پلي کیږي چې د کوانټم پوائنټ تماس لخوا جوړ شوی)
- د اټومي مقناطیسي ریزونانس کوانټم کمپیوټر (NMRQC) په محلول کې د مالیکولونو اټومي مقناطیسي ریزونانس سره پلي کیږي ، چیرې چې کوبیټس د تحلیل شوي مالیکول دننه د اټومي سپنونو لخوا چمتو کیږي او د راډیو څپو سره تحقیقات کیږي.
- د سولیډ سټیټ NMR کین کوانټم کمپیوټرونه (کوبیټ په سیلیکون کې د فاسفورس مرستندویانو اټومي سپن حالت لخوا احساس شوی)
- الکترون پر هیلیم کوانټم کمپیوټرونه (کوبایټ د الکترون سپن دی)
- د کیویټ کوانټم الیکټروډینامکس (CQED) (کوبټ چې د بند شوي اتومونو داخلي حالت لخوا چمتو شوي چې د لوړ نفیس غارونو سره یوځای کیږي)
- مالیکولر مقناطیس (کوبیټ د سپن ریاستونو لخوا ورکړل شوی)
- د Fullerene پر بنسټ د ESR کوانټم کمپیوټر (کوبیټ د اتومونو یا مالیکولونو د بریښنایی سپن پراساس چې په فولرینز کې پوښل شوي)
- نان لائنر آپټیکل کوانټم کمپیوټر (کوبیټس د دواړو خطي او غیر خطي عناصرو له لارې د روښنايي مختلف حالتونو پروسس کولو حالتونو لخوا احساس شوي)
- خطي آپټیکل کوانټم کمپیوټر (کوبیټس د خطي عناصرو له لارې د روښنايي مختلف حالتونو پروسس کولو حالتونو لخوا احساس شوي لکه عکسونه ، بیم سپلیټرونه او فیز شفټرونه)
- د الماس پر بنسټ کوانټم کمپیوټر (کوبیټ په الماس کې د نایټروجن - خلا مرکزونو بریښنایی یا اټومي سپن لخوا احساس شوی)
- د بوس-آینسټین کنډنسیټ پر بنسټ کوانټم کمپیوټر
- د ټرانزیسټر پراساس کوانټم کمپیوټر - د سټینګ کوانټم کمپیوټرونه چې د الیکټروسټاټیک جال په کارولو سره مثبت سوري داخلوي
- نادره-ځمکه-فلزي-آیون-ډوپ شوي غیر عضوي کرسټال پر بنسټ کوانټم کمپیوټرونه (کوبټ په نظري فایبر کې د ډوپینټس داخلي بریښنایی حالت لخوا احساس شوی)
- د فلزي په څیر د کاربن نانوسفیر پر بنسټ کوانټم کمپیوټرونه
- د کاندیدانو لوی شمیر ښیي چې د کوانټم کمپیوټري، د چټک پرمختګ سره سره، لاهم په ماشومتوب کې دی.
د کوانټم کمپیوټینګ یو شمیر موډلونه شتون لري، چې د بنسټیزو عناصرو له مخې توپیر لري په کوم کې چې محاسبه تخریب کیږي. د عملي تطبیق لپاره، د محاسبې څلور اړونده موډلونه په لاندې ډول دي:
- د کوانټم ګیټس سرې (شمارنه د څو-کوبایټ کوانټم دروازو په ترتیب کې تخریب شوې)
- یو طرفه کوانټم کمپیوټر (کمپیوټیشن د یو کیوبیټ اندازه کولو په ترتیب کې تخریب شوی چې په خورا پیچلي لومړني حالت یا کلستر حالت کې پلي کیږي)
- د اډیاباتیک کوانټم کمپیوټر، د کوانټم اینیلینګ پر بنسټ (شمارنه د ابتدايي هیملټونیا په ورو دوامداره بدلون کې په وروستي هامیلتونین کې تخریب کیږي، چې د ځمکې حالتونه یې حل لري)
- توپولوژیکي کوانټم کمپیوټر (په 2D جال کې د هریو په مینځلو کې تحلیل شوي محاسبه)
د کوانټم تورینګ ماشین په تیوریکي لحاظ مهم دی مګر د دې ماډل فزیکي پلي کول ممکن ندي. د محاسبې ټول څلور ماډلونه مساوي ښودل شوي؛ هر یو کولی شي د یو بل سره د پولی نومیال سر څخه پرته نور تقلید وکړي.
د تصدیق کولو نصاب سره په تفصیل سره د ځان پیژندلو لپاره تاسو کولی شئ لاندې جدول پراخه او تحلیل کړئ.
د EITC/QI/QIF کوانټم معلوماتو اساساتو تصدیق نصاب د ویډیو په شکل کې د خلاص لاسرسي درسي موادو ته اشاره کوي. د زده کړې پروسه په مرحله وار جوړښت ویشل شوې ده (پروګرامونه -> درسونه -> موضوعات) چې د نصاب اړوند برخې پوښي. د ډومین متخصصینو سره لامحدود مشوره هم چمتو کیږي.
د تصدیق پروسې په اړه د جزیاتو لپاره چیک کړئ څنګه کار کوي.
د لیکچر اصلي یادښتونه
د U. Vizirani لیکچر یادونه:
https://people.eecs.berkeley.edu/~vazirani/quantum.html
د ملاتړ لیکچر نوټونه
L. Jacak et al. د لیکچر نوټونه (د اضافي موادو سره):
https://drive.google.com/open?id=1cl27qPRE8FyB3TvvMGp9mwBFc-Qe-nlG
https://drive.google.com/open?id=1nX_jIheCHSRB7pYAjIdVD0ab6vUtk7tG
اصلي ملاتړي درسي کتاب
د کوانټم کمپیوټري او کوانټم معلوماتو درسي کتاب (نیلسن، چوانګ):
http://mmrc.amss.cas.cn/tlb/201702/W020170224608149940643.pdf
د لیکچر اضافي یادښتونه
J. د پریسکیل لیکچر یادونه:
http://theory.caltech.edu/~preskill/ph219/index.html#lecture
الف د ماشومانو د لیکچر نوټونه:
http://www.math.uwaterloo.ca/~amchilds/teaching/w08/co781.html
د ایس آرونسن لیکچر یادونه:
https://scottaaronson.blog/?p=3943
د R. de Wolf لیکچر یادونه:
https://arxiv.org/abs/1907.09415
نور وړاندیز شوي درسي کتابونه
کلاسیک او کوانټم محاسبه (کیتایف، شین، ویالی)
http://www.amazon.com/exec/obidos/tg/detail/-/082182161X/qid=1064887386/sr=8-3/ref=sr_8_3/102-1370066-0776166
د کوانټم کمپیوټري له ډیموکریټس (ارونسن) راهیسې
http://www.amazon.com/Quantum-Computing-since-Democritus-Aaronson/dp/0521199565
د کوانټم معلوماتو تیوري (واټروس)
https://www.amazon.com/Theory-Quantum-Information-John-Watrous/dp/1107180562/
د کوانټم معلوماتو تیوري (وائلډ)
http://www.amazon.com/Quantum-Information-Theory-Mark-Wilde/dp/1107034256
د EITC/QI/QIF د کوانټم معلوماتو اساساتو برنامې لپاره بشپړ آفلاین د ځان زده کړې چمتو کونکي توکي په PDF فایل کې ډاونلوډ کړئ