Քվանտային հաշվարկներ և դրանց անհրաժեշտ մասեր

Քվանտային հաշվարկը կատարվում է քվանտային համակարգչի օգնությամբ, որն իր հերթին հանդիսանում է սովորական համակարգչի ավելի զարգացած և բարդ տարբերակը։ Ալգորիթմները և մեթոդները որոնք քվանտային համակարգիչը կիռարում է շատ են տարբերվում սովորական համակարգչինից։

Հաշվարկում

Քվանտային համակարգիչները մեր ամենօրյա համակարգիչների ավելի բարդ տեսակներն են։ Սովորական համակարգիչը օգտագործում է տրանզիտոր, որը ինֆորմացիան պրոցես անելու ամենասովորական ձևն է, այն նման է անջատիչի որը կարող է փակել կամ բացել ճանապարհը եկող ինֆորմացիայի համար։ Այդ ինֆորմացիան կազմված է բիթերից(bits) որոնք կարող են լինել 0 կամ 1։ Քվանտային համակարգիչները օգտագործում են քյուբիթներ(qubits) որոնք նույնպես կարող են լինել 0 և 1։ Մինչ քյուբիթի հետազոտելը այն գտնվում է 0 և 1 սուպերպոզիցիոն վիճակում, և գուշակել իրական արդյունքը անհնար է։ Սովորական համակարգիչներում բիթերը գտնվում են երկուսից մեկի օբյեկտի միաժամանակ 4 տարբեր կոնֆիգուրացիաներում։ Դա 16 հնարավոր կոմբինացիաններ են, որոնցից դու կարող ես ընտրել միայն մեկը։ Իսկ այն քյուբիթների համար, որոնք գտնվում են սուպերպոզիցիոն վիճակում, հնարավոր է օգտագործել այդ 16 հնարավոր կոմբինացիանները միաժամանակ, և այդ թիվը մեծանում է ամեն ավել քյուբիթով։

Խճճվածություն

Այլ յուրահատուկ հատկություն որ քյուբիթը կարող է ունենալ դա խճճվածությունն է։ Այն իրենից ներկայացնում է մոտիկ կապ որը հնարավորություն է տալիս ամեն քյուբիթին արձագանքել ամեն մի փոփոխությանը ակնթարթային, անկախ նրանից թե ինչ հեռավորության վրա են դրանք իրարից գտնվում։ Սա ցույց է տալիս որ մենք կարող ենք եզրակացություն կազմել մի քյուբիթի մասին միայն իր հարևանին ստուգելու շնորհիվ։ Սովորական բուլյանը(boolean) ստանում է մուտքագրված տվյալներ և վերադարձնում է մեկ պատասխան։ Քվանտային բուլյանը կարող է փոխել հավանականությունները և վերադարձնել ուրիշ սուպերպոզիցիա որպես դրա պատասխան։ Սա նշանակում է որ դու կարող էս ստանալ շատ հաշվարկների լուծումներ նույն ժամանակահատվածում։ Որոշ ոլորտներում քվանտային համակարգիչները շատ են գերազանցում նորմալ համակարգիչներին։ Այդ ոլորտներից մեկն է տվյալների բազանների որոնումը։ Սովորական համակարգիչը որպեսզի գտնի մեկ տվյալ տվյալնների բազայում նա պետք է ամեն տվյալ ստուգի հատիկ առ հատիկ։ Իսկ քվանտային համակարգիչների ալգորիթմները հնարավորությունն են տալիս որպեսզի այդ որոնումնները կատարվեն 10 անգամ քիչ ժամանակահատվածում։

Կրիպտոգրաֆիա

Մեկ ուրիշ հայտնի ոլորտ, որտեղ օգտագործվում են քվանտային համակարգիչները, դա IT անվտանգությունն է։ Համացանցը, էլեկտրոնային փոստերը և բանկային տվյալնները պաշտպանված են կոդավորվման համակարգի օգնությամբ, որտեղ քո public key-ն բոլորին հասանելի է, և միայն դու կարող էս ապակոդավորել այն։ Բայց նաև հնարավոր է որ public key-ն օգտագործվի private key-ն ձեռքբերելու մեջ, որնել կարող է օգտագործվել ապակոդավորելու մեջ։ Բայց այդ հաշվարկները սովորական համակարգիչի վրա կատարելը կպահանջի երկար տարիներ։ Իսկ քվանտային համակարգիչը կարող է այն անել մի ակնթարթում։ Ինչպես ես նշել էի, քյուբիթները կարող են մուտքագրել բոլոր հնարավոր գաղտնաբառերը միանգամից։ Ինչը նշանակում է որ կստանանք սխալ պատասխաններ և մեկ ճիշտ։ Իսկ հետո օգտագործելով հատուկ ծրագիր, որի անունն է Grover operator Արխիվացված 2021-10-11 Wayback Machine մենք կարող ենք բոլոր սխալ գաղտնաբառերը հեռացնել և թողնել միայն ճիշտ գաղտնաբառը։

Վերջաբան

Քվանտային հավշարկները կատարվում են քվանտային համակարգչի քյուբիթների, բարդ, էֆեկտիվ ալգորիթմների և սուպերպոզիցիոն իրավիճակների օգնությամբ։ Ապագայում քվանտային համակարգիչները կարող են մեծ փոփոխություններ կատարել արհեստական բանականության ոլորտում։

Աղբյուրներ

• Quantum Computers Explained – Limits of Human Technology
• Quantum Computers
• Quantum Computing
• What is Quantum Computing
• Understanding Quantum Computing

Գրքեր

• Quantum Computing for Everyone
• Quantum Computing for the Quantum Curious
• Quantum Computing: An Applied Approach
• Quantum Computing Explained
• Quantum Computing for the Quantum Curious