คุณอธิบายควอนตัมคอมพิวเตอร์กับสุนัขของคุณอย่างไร (และคนสำคัญอื่น ๆ ในชีวิตของคุณ)?

RPA

“คอมพิวเตอร์ควอนตัมคืออะไร” ผู้อ่านบล็อกส่วนใหญ่ต่างตื่นเต้นกับเทคโนโลยีนี้อยู่แล้ว เพราะเราใช้เวลาหลายชั่วโมงในการอ่านตำราและเอกสารประกอบพยายามหาวิธีเขียนโปรแกรมสำหรับชิปควอนตัมจริง แต่เพื่อน สมาชิกในครอบครัว และคนจำนวนมากที่เราพบเจอโดยบังเอิญยังคงเกาหัวเมื่อได้ยินคำว่า “ควอนตัม” และ “คอมพิวเตอร์” รวมกัน เราคิดว่าถึงเวลาที่พวกเขาได้เรียนรู้เกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมด้วยเช่นกัน

ระบบจัดการภายใน

ได้รับแรงบันดาลใจบางส่วนจากวิดีโอ WIREDที่ยอดเยี่ยมของ Talia Gershon ซึ่งเธออธิบายการคำนวณควอนตัมที่ระดับความยากต่างกันห้าระดับ เราจึงคิดคำอธิบายเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมหุ้นที่คุณสามารถใช้เพื่อเริ่มเผยแพร่ความตื่นเต้นสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมให้กับคนอื่นๆ ในชีวิตของคุณ (หรือถ้าคุณ มาใหม่ ใช้ทำความเข้าใจควอนตัมด้วยตัวเอง) ในขณะที่เราตื่นเต้นกับเทคโนโลยีนี้ เราก็พยายามอย่างเต็มที่ที่จะหลีกเลี่ยงโฆษณา คอมพิวเตอร์ควอนตัมนั้นน่าตื่นเต้นเพียงพอด้วยตัวของมันเอง และไม่จำเป็นต้องพูดเกินจริงว่าพวกเขาอยู่ไกลแค่ไหน พวกเขาทำอะไรได้บ้างในวันนี้ หรือสิ่งที่เราหวังว่าจะทำในอนาคต
แต่ไม่ว่าคุณจะพยายามอธิบายควอนตัมให้ใคร มีความเข้าใจหลักที่เราคิดว่าทุกคนควรมี คอมพิวเตอร์ควอนตัมคล้ายกับคอมพิวเตอร์คลาสสิกในหลาย ๆ ด้าน เช่นเดียวกับคอมพิวเตอร์ทั่วไป คุณจัดเก็บข้อมูลโดยใช้ระบบทางกายภาพบางอย่าง คุณต้องเริ่มต้นระบบนั้น จากนั้นดำเนินการบางอย่างกับมัน (กล่าวคือ เรียกใช้โปรแกรม) แล้วดึงข้อมูล มันแตกต่างจากการคำนวณแบบคลาสสิกในองค์ประกอบหลักสองประการอย่างไรก็ตาม:
คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถอยู่ในสถานะควอนตัมที่กำหนดไว้อย่างดี ซึ่งเรารู้ทุกอย่างที่เป็นไปได้เกี่ยวกับมัน แต่ก็ยังสามารถทำงานแบบสุ่มได้ เราเรียกสิ่งนี้ว่าการซ้อนแนวคิด
สองสิ่งที่อยู่ห่างไกลกันเกินกว่าจะมีอิทธิพลต่อกันและกัน ทั้งสองมีพฤติกรรมแบบสุ่มโดยลำพัง ยังคงสามารถประพฤติตนในลักษณะที่สัมพันธ์กัน เราเรียกความคิดนี้ว่าการพัวพัน
แนวคิดหลักที่ต่อต้านสัญชาตญาณเหล่านี้รองรับการทำงานพื้นฐานของการคำนวณควอนตัม เมื่อคุณเข้าใจสองส่วนนี้แล้ว ที่เหลือก็ขึ้นอยู่กับว่าคุณต้องการเรียนรู้ลึกเพียงใด และอัลกอริทึมควอนตัมอาจให้ประโยชน์กับคุณ ชีวิตของคุณ หรืออุตสาหกรรมที่คุณทำงานได้อย่างไร คุณควรเริ่มต้นใช้งาน Qiskit ด้วย
คำอธิบายแต่ละข้อเหล่านี้อิงจากประสบการณ์และความคิดเห็นของเราเป็นหลัก และคุณอาจมีกลอุบายของคุณเองที่จะช่วยให้คุณเข้าใจควอนตัมคอมพิวติ้ง — อย่าลังเลที่จะบอกเราเกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้ สิ่งที่ได้ผล และสิ่งที่ไม่อยู่ในความคิดเห็น!
สนามลิฟต์
ปัญหาบางอย่างเป็นเรื่องยากมากสำหรับคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันที่จะจัดการ เช่น การออกแบบยา การใช้อัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่อง และการแก้สมการทางคณิตศาสตร์บางประเภท แต่ความสามารถในการแก้ปัญหาเหล่านี้สามารถช่วยให้มนุษยชาติรับมือกับความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดบางอย่างได้ คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นตัวแทนของระบบคอมพิวเตอร์รูปแบบใหม่ที่กำลังพัฒนาในปัจจุบัน ซึ่งแก้ปัญหาโดยใช้สถาปัตยกรรมที่เป็นไปตามกฎธรรมชาติพื้นฐานที่สุด และเราหวังว่าวันหนึ่งพวกเขาจะสามารถแก้ปัญหาที่ยากเหล่านี้ได้ คุณสามารถทดลองใช้ด้วยตัวเอง
เด็ก
เฮ้ คุณรู้ว่าคอมพิวเตอร์คืออะไร แต่คุณรู้ไหมว่ามันทำงานอย่างไร โดยพื้นฐานแล้ว มันคิดถึงทุกอย่าง วิดีโอ YouTube ที่คุณดู ตัวอักษรบนหน้าจอ ทุกอย่าง ในโค้ดชนิดพิเศษ โดยพื้นฐานแล้ว โปรแกรมและแอปเป็นเพียงคำแนะนำที่เปลี่ยนโค้ด ซึ่งนำไปสู่ผลลัพธ์ที่คุณเห็นบนหน้าจอ แต่มีหลายอย่างที่แตกต่างกันเท่านั้นที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปสามารถทำได้ด้วยรหัสนั้น คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานคล้ายกับคอมพิวเตอร์ทั่วไป แต่รหัสของคอมพิวเตอร์ดูแตกต่างออกไปเล็กน้อย และสามารถทำสิ่งต่างๆ กับรหัสเหล่านั้นได้มากกว่าคอมพิวเตอร์ของพ่อแม่คุณ คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นของใหม่จริง ๆ ดังนั้นจึงไม่ได้ดีไปกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไป แต่เราคิดว่าวันหนึ่งพวกเขาอาจจะสามารถแก้ปัญหาความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในโลกได้ บางทีมันอาจจะช่วยให้คุณทำการบ้านได้เร็วขึ้นหรืออะไรทำนองนั้น
สมาชิกในครอบครัว
ฉันทำงานอะไร ก็… สะบัดนิ้ว
ดังนั้นจึงมีปัญหาบางอย่างที่ผู้คนต้องการแก้ปัญหาที่แม้แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ดีที่สุดก็ใช้เวลานานอย่างน่าขันในการทำงาน — ปัญหาต่างๆ เช่น การจำลองเคมีหรือการแยกตัวเลขจำนวนมากออกเป็นปัจจัยเล็กๆ คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจสามารถจัดการกับปัญหาเหล่านี้ได้โดยอาศัยชุดกฎหมายทางกายภาพที่แตกต่างจากคอมพิวเตอร์ของคุณ คอมพิวเตอร์ของคุณเป็นเพียงสวิตช์ไฟฟ้าจำนวนมาก เรียกว่าบิต ซึ่งแทนทุกอย่างโดยใช้รหัสไบนารี่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ภาษาที่คอมพิวเตอร์ของคุณพูดจะเข้ารหัสทุกอย่างเป็นสตริงที่มีความยาวตั้งแต่ 0 หรือ 1 ในขณะที่โปรแกรมเป็นการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ที่สามารถเปลี่ยนเลขศูนย์ให้เป็นเลขศูนย์และในทางกลับกัน อย่างไรก็ตาม แม้ในระดับพื้นฐานที่สุด รหัสของคอมพิวเตอร์ควอนตัมและฮาร์ดแวร์ที่เกี่ยวข้องจะดูแตกต่างออกไป ควอนตัมบิตหรือคิวบิตไม่จำเป็นต้องเป็นเลขฐานสองระหว่างการคำนวณ
มันเหมือนกับว่า ถ้าฉันเป็นคนคิวบิต แทนที่จะมีมันฝรั่งบดหรือหน่อไม้ฝรั่ง ฉันสามารถมีมันฝรั่งบดได้หนึ่งในสามของความช่วยเหลือ และหน่อไม้ฝรั่งสองในสามส่วน ตราบใดที่มันรวมกันเป็นเครื่องเคียงทั้งหมด อย่างไรก็ตาม เมื่อปัญหาสิ้นสุดลง คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถให้คำตอบในรหัสไบนารีเท่านั้น โดยมีความน่าจะเป็นที่จะกำหนดผลลัพธ์ แบบว่าถ้ามีคนอยากรู้ว่าผมกินกับข้าวอะไร เขาเช็คโดยหลับตา เอาส้อมจิ้มจาน แล้วรายงานเฉพาะเครื่องเคียงจานแรกที่ได้ชิม โดยความน่าจะเป็นกำหนดว่าผมกินแต่ละด้านเท่าไหร่ บนจานของฉันเมื่อพวกเขาเข้าไปหาอะไรกิน Qubits ยังโต้ตอบแตกต่างจากบิตปกติ สมมุติว่าโอลิเวียกับไรอันกินข้าวเย็นกัน และคุณรู้ว่าระหว่างพวกเขา พวกเขากินมันฝรั่งและหน่อไม้ฝรั่ง และไม่ใช่จานของใครที่มีด้านใดด้านหนึ่ง แต่แม้ว่าพวกเขาจะไม่ได้พูดตั้งแต่เริ่มทานอาหารเย็น ถ้าคุณทำกระทืบปิดตาแบบเดียวกับที่คุณทำบนจานของฉัน ด้านที่พวกเขาเลือกจะมีความสัมพันธ์กันมากกว่ากฎเกณฑ์ปกติของการเดาแบบสุ่มที่อนุญาต
ผลโดยตรงของพฤติกรรมอาหารค่ำควอนตัมนี้คือมีอัลกอริธึมประเภทต่างๆ สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม อันที่จริง เนื่องจากธรรมชาติของควอนตัมของโปรเซสเซอร์ นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นแล้วว่าอย่างน้อยในทางทฤษฎี อัลกอริทึมของควอนตัมบางตัวสามารถเรียกใช้ได้เร็วกว่าคู่แบบคลาสสิกแบบทวีคูณ โดยที่เราสามารถสร้างฮาร์ดแวร์ได้ ปัญหาที่แทบจะเป็นไปไม่ได้เหล่านี้ในวันหนึ่งอาจมีวิธีแก้ไขอยู่ในมือ อย่างไรก็ตาม นั่นคือสิ่งที่ฉันทำในที่ทำงาน คุณสามารถผ่านน้ำเกรวี่?
นักทฤษฎีสมคบคิด
หมายเหตุบรรณาธิการ: แม้ว่าโชคดีที่เราไม่พบการสมรู้ร่วมคิดของคอมพิวเตอร์ควอนตัมจำนวนมาก แต่การรายงานข่าวเกินจริงและแท็บลอยด์ได้นำไปสู่การตีความที่น่ากังวลว่าควอนตัมสามารถทำอะไรได้บ้างและไม่สามารถทำได้ บางอย่างก็อยู่ติดกับการคิดสมคบคิด แต่ตามผู้เชี่ยวชาญอย่างน้อยหนึ่งคนวิธีที่ดีที่สุดในการพูดคุยกับนักทฤษฎีสมคบคิดไม่ใช่ข้อเท็จจริง แต่เป็นการเอาใจใส่
โอ้ คุณกังวลเรื่องคอมพิวเตอร์ควอนตัมเหรอ? ทำไมเป็นอย่างนั้น? จริงๆ แล้วฉันก็สนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับพวกเขาเช่นกัน และตอนแรกฉันก็ไม่เข้าใจ คุณได้เรียนรู้อะไรจนถึงตอนนี้? หึ น่าสนใจนะ จนถึงตอนนี้ ฉันได้เรียนรู้ว่าห้องปฏิบัติการวิจัยบางแห่งกำลังทำงานกับคอมพิวเตอร์ชนิดใหม่ ที่สามารถแก้ปัญหาบางอย่างที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกไม่สามารถทำได้ ฉันสนใจวิทยาศาสตร์เบื้องหลังมันมาก ดูว่าพวกเขาเป็นเพียงโปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ที่ใช้ระบบบิตในการแก้ปัญหาไม่มากก็น้อย อย่างไรก็ตาม บิตควอนตัมเหล่านี้สามารถดำเนินการทางคณิตศาสตร์ชุดที่สมบูรณ์กว่าบิตคลาสสิก ซึ่งทำให้แก้ปัญหาบางอย่างได้ดีขึ้น คุณอ่านว่าพวกเขาทำอะไรได้บ้าง? พอร์ทัลและมิติใหม่เหรอ? ที่น่าสนใจจริงๆ แต่ไม่ ฉันได้ค้นคว้าด้วยตัวเองและสิ่งที่สื่อไม่ต้องการให้คุณรู้ก็คือคอมพิวเตอร์เหล่านี้เหมาะกับธุรกิจมากกว่านิยายวิทยาศาสตร์ สักวันหนึ่งพวกมันอาจปฏิวัติวงการเคมี แมชชีนเลิร์นนิง และหัวข้ออื่นๆ แต่สื่อก็ไม่ต้องการให้คุณรู้ว่าคอมพิวเตอร์เหล่านี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา เช่น พวกเขาลืมข้อมูลอย่างรวดเร็ว และมีงานมากมายที่ต้องทำก่อนที่จะมีเรื่องให้ต้องกังวล มีบริการที่ พวกเขาลืมข้อมูลอย่างรวดเร็วและมีงานมากมายที่ต้องทำก่อนที่พวกเขาจะต้องกังวล มีบริการที่ พวกเขาลืมข้อมูลอย่างรวดเร็วและมีงานมากมายที่ต้องทำก่อนที่พวกเขาจะต้องกังวล มีบริการที่ให้คุณลองใช้และตั้งโปรแกรมด้วยตัวเอง บอกฉันเพิ่มเติมเกี่ยวกับยูเอฟโอที่คุณเห็น

management system

ผู้ประกอบการ
คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นตัวประมวลผลคอมพิวเตอร์รูปแบบใหม่ที่วันหนึ่งอาจเพิ่มทรัพยากรการประมวลผลปัจจุบันของคุณเพื่อจัดการกับความท้าทายบางอย่างที่ยากสำหรับคอมพิวเตอร์คลาสสิกในปัจจุบันเพียงอย่างเดียว โปรเซสเซอร์ควอนตัมทำงานควบคู่กับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเวิร์กโฟลว์การประมวลผลบนคลาวด์ โดยให้คุณค่าโดยการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ที่ท้าทายสำหรับโปรเซสเซอร์แบบคลาสสิก แม้ว่าจะยังไม่มีอุปกรณ์ใดที่สามารถเรียกใช้ “แอปนักฆ่า” ได้ แต่การวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าความสามารถที่เพิ่มขึ้นของระบบควอนตัมสามารถเร่งกระบวนการวิจัยและพัฒนา และให้คุณค่าแก่อุตสาหกรรมบางประเภทในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เช่น การออกแบบเคมีและวัสดุ การพัฒนายา การเงิน และการเรียนรู้ของเครื่อง เป็นต้น ในรายงานฉบับหนึ่งBoston Consulting Group คาดการณ์ว่าการเพิ่มผลิตภาพโดยผู้ใช้ปลายทางของการคำนวณควอนตัม ทั้งในด้านการประหยัดต้นทุนและโอกาสในการสร้างรายได้ อาจเท่ากับ 450 พันล้านดอลลาร์หรือมากกว่าต่อปี บริษัทที่ติดอันดับ Fortune-500 หลายแห่งได้เริ่มทำการวิจัยและพัฒนาความเป็นผู้นำทางความคิดเฉพาะโดเมนในการคำนวณควอนตัมแล้ว เพื่อเตรียมพร้อมเมื่อสายงานเติบโตเต็มที่
นักพัฒนาซอฟต์แวร์
โปรเซสเซอร์ควอนตัมเป็นเหมือน GPU ในแง่ของการออกแบบเพื่อจัดการกับงานเฉพาะที่ CPU ไม่เหมาะที่จะจัดการ แต่ต่างจาก GPU ตรงที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานโดยใช้สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์ประเภทต่าง ๆ ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถดำเนินการทางตรรกะได้หลากหลายมากกว่าแค่ตรรกะบูลีน ข้อกำหนดด้านฮาร์ดแวร์เหล่านี้นำไปสู่ระบบที่เทอะทะ ดังนั้นนักพัฒนาในปัจจุบันจึงหวังที่จะใช้ประโยชน์จากทรัพยากรควอนตัมให้รันโค้ดของตนบนคลาวด์ โดยใช้ทั้งพลังการประมวลผลแบบคลาสสิกและควอนตัมในกรณีที่จำเป็นสำหรับโปรแกรมของตน
คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นเทคโนโลยีที่พึ่งเกิดขึ้น ดังนั้นการเขียนโปรแกรมเหล่านี้ในปัจจุบันจึงเหมือนกับการเขียนโค้ดในภาษาแอสเซมบลี การร้อยควอนตัมบิตแต่ละตัวเข้าด้วยกันเป็นวงจรโดยใช้เกทลอจิกควอนตัม วงจรเหล่านี้คล้ายกับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกโดยที่โปรแกรมของพวกเขาเริ่มต้นด้วยการเริ่มต้น qubits เป็นสตริงของศูนย์และหนึ่ง จากนั้นดำเนินการดำเนินการ จากนั้นส่งคืนเอาต์พุต อย่างไรก็ตาม ประตูควอนตัมยังสามารถสร้างการซ้อนทับของสตริง สร้างชุดค่าผสมของบิตสตริงที่กำหนดไว้อย่างดี (แม้ว่าคุณจะลงเอยด้วยหนึ่งในบิตสตริงเหล่านี้ซึ่งกำหนดโดยกฎของความน่าจะเป็นเมื่อสิ้นสุดการคำนวณ) การดำเนินการเพิ่มเติมทำให้เกิดสิ่งกีดขวางและการรบกวน
เมื่อพิจารณาว่าภาษาการเขียนโปรแกรมควอนตัมเกิดขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ นักพัฒนาซอฟต์แวร์ได้จัดระเบียบเป็นชุมชนโอเพ่นซอร์ส เช่น Qiskit ซึ่งพวกเขารักษาโค้ดที่ใช้เพื่อเข้าถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัม ในส่วนนั้น พวกเขากำลังออกแบบและใช้อัลกอริธึมควอนตัมที่สามารถทำงานบนอุปกรณ์เหล่านี้ และสร้างโมดูลที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมพลังที่อาจเกิดขึ้นของคอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยไม่ต้องตั้งโปรแกรมทีละบิตอย่างต่อเนื่อง เช่น การสร้างภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูง ด้านบนของภาษาแอสเซมบลีที่เราเข้าถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบัน คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมโดยเริ่มต้นใช้งาน Qiskit ที่นี่!
นักวิทยาศาสตร์ทั่วไป
กลศาสตร์ควอนตัมอาจทำให้สับสน แต่ก็ยังมีประโยชน์อย่างเหลือเชื่อ แม้ว่าคุณจะไม่ใช่นักฟิสิกส์ คอมพิวเตอร์ที่ใช้กฎของฟิสิกส์ควอนตัมอาจช่วยแก้ปัญหาด้านเคมี การเรียนรู้ของเครื่อง หรือแม้แต่การแก้สมการอนุพันธ์ย่อย

Web​ application

วัตถุที่ทำตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัมสามารถเข้าสู่สถานะที่เรียกว่า superpostions หากสถานะของวัตถุอยู่ในตำแหน่งซ้อนทับ 0 และ 1 แสดงว่าวัตถุอยู่ในชุดค่าผสมเชิงเส้นของทั้งสองค่าพร้อมกันจนกว่าการวัดจะบังคับให้วัตถุอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่ง ด้วยความน่าจะเป็นของการวัดสถานะใดสถานะหนึ่งตาม ค่าสัมประสิทธิ์ของแต่ละสถานะในชุดค่าผสมเชิงเส้น วัตถุเหล่านี้สามารถเข้าไปพัวพันกันได้ หมายความว่าคุณไม่สามารถอธิบายวัตถุหนึ่งอย่างทางคณิตศาสตร์ได้ด้วยตัวมันเอง เมื่อเราทำการทดลองกับอนุภาคที่พันกัน เราพบว่าคุณสมบัติของพวกมันมีความสัมพันธ์กันมากกว่าที่ฟิสิกส์คลาสสิกจะอนุญาต เราใช้หลักการเหล่านี้เพื่อสร้างชุดควอนตัมบิตหรือคิวบิต ฉันไม่ทราบค่า qubit แต่ละค่าทีละค่า — ฉันสามารถสร้างชุดค่าผสมเชิงเส้นเหล่านี้ได้จากสถานะที่มีทั้งสอง qubits เท่านั้น แต่ถ้าฉันวัดหนึ่ง qubit และบังคับให้เลือก สมมติว่ามันจบลงด้วยการวัด 1 จากนั้น qubit อื่นจะใช้ค่าที่มีความสัมพันธ์สูงกับค่าแรกซึ่งมีความสัมพันธ์มากกว่าโอกาสสุ่มเพียงอย่างเดียว เราใช้แนวคิดเหล่านี้เพื่อสร้างการรบกวน โดยที่ค่า qubit บางค่าจะมีโอกาสมากขึ้น และค่า qubit บางอย่างมีโอกาสน้อยลง
ในคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก ช่องว่างการคำนวณจะรวมกัน เนื่องจากบิตสามารถอยู่ในสถานะเดียวหรืออีกสถานะหนึ่ง 0 หรือ 1 ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม พื้นที่คำนวณจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเมื่อคุณเพิ่มบิตมากขึ้น (2^n โดยที่ n คือตัวเลข บิต) — จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะเข้าใจว่าพวกเขาสามารถเป็นเครื่องมือคำนวณที่ทรงพลังได้อย่างไร นอกจากนี้ยังมีปัญหาบางอย่างที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกทำได้ยาก เนื่องจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมเองอาศัยฟิสิกส์ควอนตัม จึงสามารถจำลองปรากฏการณ์ทางกลของควอนตัมได้ดีกว่า เช่น ปฏิกิริยาเคมีและพันธะ แม้ว่าอุปกรณ์ดังกล่าวจะมีเสียงดังและเกิดข้อผิดพลาดได้ง่ายในปัจจุบัน นักวิจัยหวังว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะสามารถใช้คุณสมบัติของสิ่งกีดขวางและการรบกวนเพื่อเรียกใช้อัลกอริธึมบางอย่างได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไป ทำให้การแก้ไขปัญหายากเหล่านี้เป็นไปได้ในที่สุด เมื่อรวมกันแล้ว ประโยชน์เหล่านี้อาจทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทำงานต่างๆ ได้เร็วขึ้น
นักฟิสิกส์
ผลกระทบควอนตัมด้วยตาเปล่ามีมานานแล้วในวงจรตัวนำยิ่งยวด อย่างไรก็ตาม มันไม่ได้เกิดขึ้นจนกว่าการพัฒนาทางทฤษฎีจะแสดงให้เห็นว่าฟลักซ์และแรงดันไฟฟ้าสามารถวัดปริมาณได้ — วงจร QED — แนวคิดนี้ถูกนำไปใช้กับการประมวลผลข้อมูลควอนตัม
qubit transmon ตัวนำยิ่งยวดนั้นเป็นออสซิลเลเตอร์แอนฮาร์โมนิกเชิงปริมาณ สถานะมาโครของวงจรสามารถอธิบายได้ด้วยระดับพลังงานเชิงปริมาณ สถานะภาคพื้นดิน (0) สถานะตื่นเต้น (1) หรือสถานะตื่นเต้นลำดับที่สูงกว่าเช่นกัน (2, 3, 4 ฯลฯ) แต่เนื่องจากวงจรเป็นแบบแอนฮาร์โมนิกการเปลี่ยนพลังงานระหว่างสถานะ 0 และ 1 จึงแตกต่างจาก 1 และ 2 ดังนั้นเราจึงสามารถแยกระดับด้านล่างออกด้วยคลื่นไมโครเวฟที่ความถี่นั้นเพื่อสร้างควอนตัมบิตสำหรับการประมวลผลข้อมูล
เพื่อที่จะอ่านและควบคุมสถานะของทรานสมอน เราจับคู่ qubit กับเรโซเนเตอร์ 2D หรือ 3D (ฟิสิกส์เหมือนกัน) qubit และ resonator โต้ตอบในลักษณะที่เมื่อเราตรวจสอบ resonator ด้วยเสียงไมโครเวฟแบบยืน ความถี่ resonant จะเปลี่ยนไปขึ้นอยู่กับว่า qubit อยู่ในพื้นดินหรืออยู่ในสถานะตื่นเต้น นี่คือวิธีที่เราสามารถอ่านและโต้ตอบกับ qubits ที่ประกอบเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัม

Robot Auto process

การรวมระบบ qubit-cavity เหล่านี้เข้าด้วยกันในอาร์เรย์และอนุญาตให้สื่อสารกับระบบอื่นด้วย 2-qubit gates (โดยพื้นฐานแล้วคลื่นไมโครเวฟที่ปรับให้ละเอียดยิ่งขึ้น) จะสร้างโปรเซสเซอร์ควอนตัม การรันเกทเฉพาะในลำดับเฉพาะบนโปรเซสเซอร์นี้สามารถสร้างอัลกอริธึมควอนตัมได้ ด้วยการใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติควอนตัมของโปรเซสเซอร์ในการพัวพัน การซ้อนทับ และการรบกวน อัลกอริทึมควอนตัมบางตัวในทางทฤษฎีสามารถรันได้เร็วกว่าคู่แบบดั้งเดิมอย่างมาก เมื่อเรามาถึงจุดที่การใช้อัลกอริธึมเหล่านี้กลายเป็นประโยชน์และได้เปรียบ เราจะบรรลุสิ่งที่เราเรียกว่ายุคแห่งความได้เปรียบเชิงควอนตัม