Computer >> คอมพิวเตอร์ >  >> การเขียนโปรแกรม >> C++

คอมพิวเตอร์ธรรมดากับคอมพิวเตอร์ควอนตัมใน C ++


เนื่องจากโลกของคอมพิวเตอร์มีการด้นสดอยู่ตลอดเวลา อุปกรณ์ใหม่เข้ามาทุกวันซึ่งทำให้รุ่นก่อนหน้าไม่เหมาะสำหรับการเปลี่ยนแปลงและการพัฒนาทางเทคโนโลยีในปัจจุบัน หมดยุคที่คอมพิวเตอร์มีขนาดห้องและการคำนวณใช้เวลาหลายชั่วโมง

ตั้งแต่หลอดสุญญากาศ ทรานซิสเตอร์ และวงจรรวม ไปจนถึงอุปกรณ์หน้าจอสัมผัส ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้เปลี่ยนวิธีการคำนวณด้วยเช่นกัน รูปแบบการเขียนโปรแกรมสำหรับอุปกรณ์ใหม่ก็เปลี่ยนไปเช่นกัน วิธีเขียนโปรแกรมแบบเดิมๆ ใช้ไม่ได้ผล ซอฟต์แวร์ที่ฝังไว้ต้องมีประสิทธิภาพ ตอบสนองได้ดียิ่งขึ้น และมีการโต้ตอบมากขึ้น

ความแตกต่างพื้นฐานคือการปฏิวัติอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ที่เร็วขึ้น ปล่อยความร้อนน้อยลง และสามารถทำงานหลายอย่างพร้อมกันได้ ไม่มีการเปลี่ยนหรือกำหนดเวลางาน

คอมพิวเตอร์ทั่วไป

หมายถึงปรากฏการณ์คลาสสิกของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ทั่วไปมักจะทำงานหลักสองอย่าง การจัดเก็บข้อมูลภายในหน่วยความจำและการใช้อัลกอริทึม การคำนวณ และสูตรกับข้อมูลนั้นเพื่อสร้างผลลัพธ์ตามข้อกำหนด

  • ขึ้นอยู่กับวงจรไฟฟ้าที่มีสองสถานะ สถานะปิดแสดงด้วย 0 และสถานะเปิดแสดงโดย 1

  • โครงสร้างพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ทั่วไปคือบิต บิตมีสองค่า ไม่ว่าจะเป็น 0 หรือ 1 ข้อมูลทั้งหมดสามารถแสดงได้โดยใช้ค่า 0 และ 1 เท่านั้น สำหรับ Unicode นี้ได้รับการพัฒนาเพื่อแสดงตัวเลข ตัวอักษร อักขระ สัญลักษณ์พิเศษ การขึ้นบรรทัดใหม่ การป้อนบรรทัด การขึ้นบรรทัดใหม่ ฯลฯ

  • วงจรทำการคำนวณและเรียกว่าลอจิกเกตซึ่งเกิดขึ้นจากการรวมกันทรานซิสเตอร์ อุปกรณ์ทั้งหมดนี้มีสถานะเปิดและปิดเท่านั้น

  • ทรานซิสเตอร์ CMOS ส่วนใหญ่ใช้งานอยู่ ซึ่งประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำโลหะออกไซด์

  • โดยปกติการประมวลผลทั้งหมดจะทำใน CPU โดยมีชุดควบคุม ( CU ) เพื่อจัดการการคำนวณทั้งหมด และหน่วยเลขคณิตและตรรกะ ( ALU ) ที่ทำการคำนวณจริง

  • มีปัญหาต่างๆ ที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปต้องใช้เวลาหลายพันล้านปีในการแก้ปัญหา ซึ่งหมายความว่าจะไม่มีทางแก้ไขได้สำเร็จ ใครจะรู้ว่าผลจะเป็นอย่างไร? จะถูกต้องหรือไม่

ควอนตัมคอมพิวเตอร์

โดยพื้นฐานแล้วมันขึ้นอยู่กับกฎของฟิสิกส์ควอนตัม ขึ้นอยู่กับความเป็นไปได้ที่จะมีมากกว่าสองสถานะที่เป็นไปได้ อะตอมเป็นอนุภาคควอนตัมที่สามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าและข้างหลังได้ทันเวลาและสามารถมีอยู่ได้สองแห่งในแต่ละครั้ง คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีจุดมุ่งหมายเพื่อใช้พฤติกรรมแปลก ๆ นี้ในการคำนวณเพื่อพลังในการคำนวณที่เร็วขึ้น

  • ตามกฎของฟิสิกส์ควอนตัม ซึ่งอนุภาคสามารถมีสถานะที่เป็นไปได้มากกว่าสองสถานะ

  • การสร้างพื้นฐานที่นี่คือ Qubit บิตควอนตัมขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของอิเล็กตรอนหมุนวน ยกเว้น 0 และ 1 Qubit มีสถานะการซ้อนซึ่งเป็น 0 และ 1 ในเวลาเดียวกัน qubits เหล่านี้แยกออกจากสภาพแวดล้อมรอบข้าง

  • วงจรทั้งหมดถูกปฏิวัติโดยใช้กฎของฟิสิกส์ควอนตัม

  • อุปกรณ์ SQUID เข้ามาในรูปภาพซึ่งเป็นอุปกรณ์รบกวนควอนตัมตัวนำยิ่งยวด เครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กที่ละเอียดอ่อนมากใช้ในการวัดสนามแม่เหล็กที่ละเอียดอ่อนมากโดยอิงจากวงจรตัวนำยิ่งยวด

  • ตอนนี้เรามี QPU แล้ว หน่วยประมวลผลควอนตัม ซึ่งเป็นชิปควอนตัมที่ทำจากคิวบิตที่เชื่อมต่อถึงกันหลายตัว

  • คอมพิวเตอร์เหล่านี้เหมาะที่สุดสำหรับปัญหาการปรับให้เหมาะสม เช่น การจอดรถบนเครื่องบิน อื่นๆ เช่น ความเร็วในการประมวลผลที่เร็วขึ้นหลายพันล้านเท่า การจัดการข้อมูลจำนวนมหาศาล มาตรฐานการเข้ารหัสที่ถอดรหัสไม่ได้สำหรับการรักษาความปลอดภัยของข้อมูล ฯลฯ กำลังเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการใช้คอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะไม่มาแทนที่คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลเนื่องจากไม่ใช่ว่าทุกอุปกรณ์ส่วนบุคคลต้องการระบบที่ซับซ้อนเช่นนี้ สิ่งเหล่านี้จะทุ่มเททำงานเพื่อปัญหาที่ซับซ้อน ที่แก้ได้ยากในวันนี้