ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลมักปรากฏในหนังสือพิมพ์ บริษัทต่างๆ เช่น IBM (International Business Machines), Google และ Intel ได้เร่งรีบที่จะประกาศว่าพวกเขาได้เสร็จสิ้นจำนวน qubits ที่สูงกว่า แต่มีจำนวน qubits จำนวนมากหรือกระทั่งจำนวนมาก หากไม่มีการเชื่อมต่อทั้งหมด ความแม่นยำไม่เพียงพอและไม่สามารถแก้ไขได้ การคำนวณควอนตัมเอนกประสงค์ยังคงทำได้ยาก
ในทางตรงกันข้าม การจำลองของการคำนวณควอนตัมสามารถสร้างซอฟต์แวร์ระบบควอนตัมได้ทันทีโดยไม่ต้องอาศัยการแก้ไขควอนตัมที่ซับซ้อน ในฐานะที่เป็นแกนหลักของอัลกอริธึมการปรับให้เหมาะสมที่มีประสิทธิภาพสำหรับการจำลองการคำนวณควอนตัม การเดินควอนตัมในพื้นที่สองมิติสามารถจับคู่งานประจำวันของการคำนวณพิเศษกับเมทริกซ์การระบายน้ำสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์ร่วมกันในพื้นที่วิวัฒนาการควอนตัม เมื่อระบบการจัดการวิวัฒนาการควอนตัมมีขนาดใหญ่พอและสามารถออกแบบได้อย่างยืดหยุ่น ก็สามารถนำมาใช้เพื่อทำให้อัลกอริธึมการปรับให้เหมาะสมและงานการคำนวณต่างๆ เสร็จสมบูรณ์ได้ ซึ่งแสดงประสิทธิภาพหลักได้ดีกว่าคอมพิวเตอร์แบบเดิมมาก
ชิปควอนตัมแตกต่างจากชิปวงจรรวมปัจจุบันอย่างไร?
ชิปควอนตัมดำเนินการคำนวณควอนตัม ในขณะที่ชิปวงจรรวมข้อมูลดำเนินการคำนวณข้อมูล ชิปสองตัวนั้นแตกต่างกัน
ในชิปวงจรรวมข้อมูล ความถี่พลังงานสูงและต่ำแทน 0 และ 1 ในอัลกอริธึมไบนารี และลอจิกเกตที่ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์และทรานซิสเตอร์ MOS ใช้เพื่อดำเนินการทางลอจิก
แตกต่างจากชิปวงจรรวม ชิปควอนตัมจำเป็นต้องทำการคำนวณควอนตัม สถานะควอนตัมที่แตกต่างกันสองสถานะ |0> และ |1> แทน 0 และ 1 ในอัลกอริทึมการเพิ่มประสิทธิภาพควอนตัม การคำนวณควอนตัมที่ดำเนินการโดยชิปควอนตัมต้องมีประตูลอจิกควอนตัมสัมพัทธ์เมื่อเทียบกับการออกแบบวงจรดิจิทัลสามารถคำนวณสถานะการซ้อนและการจัดเก็บสถานะการซ้อนทับได้
ในที่นี้ ฉันจะอธิบายการคำนวณและการจัดเก็บสถานะการทับซ้อนเป็นหลัก
สำหรับฟังก์ชัน f(x) เราจำเป็นต้องนำค่า 100 x มาและได้ผลลัพธ์ 100 รายการ อยากถามว่าต้องวัดกี่ครั้ง?
ในการคำนวณแบบคลาสสิก คำตอบนั้นง่ายมาก นับ 100 ครั้งและนับหนึ่งครั้งด้วยค่า x
แต่ในการคำนวณควอนตัมชิป ต้องนับเพียงครั้งเดียวเท่านั้น
เนื่องจากในขั้นตอนการคำนวณของชิปควอนตัม โมดูลการวัดเป็น qubit ที่ประกอบด้วยสถานะควอนตัม ดังนั้นค่า x ทั้งหมดจึงเป็นค่าเชิงปริมาณทั้งหมด และค่า 100 x สามารถสะสมเป็นสถานะผสม ซึ่งสามารถวัดได้ครั้งเดียวในชิปควอนตัม . สามารถรับผลลัพธ์แบบผสม 100 ผลลัพธ์ จากนั้นผ่านการวัดที่แม่นยำ ผลลัพธ์ที่ตรงกับค่า x สามารถรับได้
จากนั้นการจัดเก็บข้อมูลสถานะการซ้อนทับที่สอดคล้องกันจะเข้าใจง่ายขึ้น โดยสามารถผสมค่า 100 x เป็นสถานะเดียวสำหรับการจัดเก็บ แทนที่จะเป็นการจัดเก็บข้อมูล 100 รายการ
ตอนนี้ชิปควอนตัมและชิปวงจรรวมทำการคำนวณที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ความแตกต่างระหว่างส่วนประกอบที่เหมาะสมจะยิ่งเพิ่มมากขึ้น ความเหนือกว่าของชิปควอนตัมขึ้นอยู่กับการสะสมของสถานะควอนตัมสำหรับค่าเริ่มต้นจำนวนมาก ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการคำนวณ
ตัวไหนแรงกว่ากัน ชิปโฟโตนิก กับ ควอนตัมชิป ?
ชิปโฟโตนิกและชิปควอนตัมเป็นคำจำกัดความสองประการ ไม่มีความแตกต่างระหว่างสูงและต่ำ ชิปโฟโตนิกใช้เทคโนโลยีความสว่างของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เพื่อทำให้เกิดแสงเลเซอร์อย่างต่อเนื่องและส่งเสริมส่วนประกอบซิลิกอนโฟโตนิกอื่นๆ ชิปควอนตัมรวมเส้นทางควอนตัมบนชิปซิลิกอน ดังนั้นจึงติดตั้งบทบาทของการจัดการทรัพยากรข้อมูลควอนตัม
ชิปโฟโตนิกสามารถรวมลักษณะการส่องสว่างของอินเดียมฟอสไฟด์และความสามารถในการทำงานของเราเตอร์ออปติคัลซิลิกอนไว้ในชิปไฮบริดตัวเดียว เมื่อกระแสไฟถูกเพิ่มเข้าไปในอินเดียมฟอสไฟด์ คลื่นแสงที่เข้าสู่ชิปซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์จะถูกนำมาใช้ ส่งผลให้เลเซอร์ประเภทนี้สามารถขับเคลื่อนส่วนประกอบอื่นๆ ของซิลิคอน โทนิกได้อย่างต่อเนื่อง
อุปกรณ์เลเซอร์ประเภทนี้ที่ใช้แผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์สามารถทำให้ชิปโฟโตนิกใช้กันมากขึ้นในคอมพิวเตอร์ ทางเลือกของเทคโนโลยีการผลิตที่ใช้ซิลิกอนขนาดใหญ่สามารถลดต้นทุนของชิปโฟโตนิกได้อย่างมาก การก่อตัวของชิปควอนตัมเกิดจากการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัม เพื่อให้การพาณิชย์และการอัพเกรดโครงสร้างอุตสาหกรรมเสร็จสมบูรณ์ คอมพิวเตอร์ควอนตัมต้องใช้ถนนของการบูรณาการ ซอฟต์แวร์ระบบตัวนำยิ่งยวด ซอฟต์แวร์ระบบควอนตัมดอทวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ซอฟต์แวร์ระบบโฟโตนิกส์โครงสร้างจุลภาค และแม้แต่ระบบอะตอมและไอออนบวกต่างก็ต้องการใช้เส้นทางสู่ชิป
จากมุมมองของแนวโน้มการพัฒนาของถนนชิป ระบบชิปควอนตัมของตัวนำยิ่งยวดนั้นล้ำหน้าทางเทคโนโลยีของระบบฟิสิกส์อื่นๆ วัสดุชิปเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิม กล่าวคือ ซอฟต์แวร์ระบบจุดควอนตัมยังเป็นเป้าหมายโดยรวมของความพยายามของทุกคนในการสำรวจ การพัฒนาอุตสาหกรรมวัสดุชิปเซมิคอนดักเตอร์นั้นสมบูรณ์แบบมาช้านาน ตัวอย่างเช่น เมื่อชิปควอนตัมของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เพิ่มเกณฑ์ของการคำนวณชิปควอนตัมกลไกที่ทนต่อข้อบกพร่องในแง่ของเวลาถอดรหัสและความแม่นยำในการจัดการ เราหวังว่าผลกระทบที่มีอยู่ของการผลิตภาคอุตสาหกรรมชิปเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิมจะถูกรวมเข้าด้วยกันอย่างมาก เพื่อลดต้นทุนโครงการ