دانلود تحقیق دنیای وارونه از محاسبات مقداری

ایده های عجیب و غریب می‌‌تواند منشأ کاملاًمعمولی داشته باشد.ایده کنونی زادگاهی به نام تگزاز دارد.در سال 1981 ویلر پدر روزنه سیاه و فیزیک نظری از دانشگاه تگزاز در آستین جلسه‌ای تشکیل داد.همه‌ی مهمان ها فیزیک‌دانهایی جوان با علاقه‌های مشترک دربنیان محاسبات بودند،همان موضوعی که ویلر به آن اعتقاد داشت،و در آن سال اهمیت افزونتری یافت .در این جلسه بود که بحث و مکالمه با چالز بنت ،یک فیزیک دان ABM ،جرقه‌ای را در ذهن یکی از محققان دانشگاه آکسفورد به نام دیوید دسچ ایجاد کرد.او بر این عقیده بود که نظریه محاسبات (کامپیوتر) بر روی قانونهای نیوتن بنا نهاده شده است،نه بر اساس توصیفات اساسی دنیا که بوسیله تئوری کوانتوم حمایت می‌شوند.

در هر صورت،صنعت کامپیوتر برای تحریک بیش از اندازه ریز تراشه‌ها شروع به کار کرده بود.

این صنعت محاسبات بسیار گسترده‌ای را در هر ثانیه ممکن ساخته بود.اگر چه گرمای تولید شده باعث باقی ماندن ابدی سیلسیوم می‌شد ،برای رفع این مشکل دانشمندان تئوری مذکور رادر سال 1930 با پیشگامی ‍“آلان ترنینک” ارائه کردند .اما در جلسه ویلر ،داچ عقیده داشت “خیلی زودتر از حد انتظار ما خواهیم دید که با استفاده از قانونها ‹ماشین کوانتوم› ما به جوابهای متفاوتی خواهیم رسید.

داچ کار خود را ابتدا به صورت کتبی بر روی کاغذ شروع کرد که حالا ما نتایج آن را به صورت ملاحظاتی کلاسیک در این زمینه مشاهده می‌کنیم .این نتایج در سال 1985 منتشر شدند.نتایج نشان می دهد چطور کامپیوتر ها از قانون عجیب نیرو برد کوانتوم استفاده می‌کنند وچرا چنین کامپیوتر هایی اساساًبا کامپیوتر های معمولی تفاوت دارند.

15سال بعد انقلابی را که داچ شروع کرد به تناسبی جهانی رسید.چنین کامپیوتر هایی برای مدت طولانی به عنوان وسیله‌ای مرموز وجادویی باقی ماندند اما به صنعت آینده کامپیوتر قدرتی عجیب بخشیدند وبعد از آن بحث جابجایی و تغیر مکان آن‌ها پیش آمد مشروط به آنکه به آن حد انتظار می‌رسند یا نه؟هیجان انگیز بودن این مسئله به قدرتش وامدار ومقروض نخواهد بود.هر چند که بدون شک مدلهای امروزی این نمونه قدرت بسیار بالاتری دارند.

نقطه برتری چنین کامپیوتر هایی ،حل مسائل و انجام محاسباتی است که اساساً بوسیله کامپیوتر های قراردادی اصلاً قابل انجام نیستند.این همان پتانسیل و نیروی بالقوه‌ای است که باعث می‌شود برنامه تجارت کامپیوتر وبزرگترین برقراری ارتباطهای راه دور جهانی رونق فراوانی بیابد.این کمپانی ها شامل ABM ،هولت پاکارد ،لوسنت تکنولوژی ،AT،T،ماکروسافت.حتی پایگاهی در شهر نیویورک بنا شده است که «مجیک تکنولوژی » نامیده می‌شود.و امید وار است با مجهز شدن در این زمینه به پول زیادی برسد.به وسیله یکی از قدرتمندترین نیروهایی که از گسترش و توسعه کامپیوتر های کوانتوم ساطع شده است،آنها به راحتی کدهای سری تأثیر ناپذیر و غیر قابل نفوذ را خواهند شکست.

آهنگ و زنگ خطر این مسئله در سال1994 به صدا در آمد .وقتی پیتر شورت در نیو جرسی نشان داد که کامپیوتر های کوانتوم نسبت به نوع معمولیشان در کارخانه های متعدد بسیار سریترند و فاصله‌ی بسیاری با آنها دارند.

پیدا کردن کارخانه ها با آن تعداد بالابسیار سخت خواهد بود.چرا که سازنده های کد به عیب و حساسیت اطلاعات محصولاتشان اعتماد داشتند.با گسترش کامپیوتر های کوانتوم، چنین کد هایی کاملا متروک وبی استفاده خواهند شد.

به محض اینکه اولین سایز کامپیوتر های کوانتوم وارد بازار شد،دولت و ارتش ملزم شدند تا بسیاری از کد گذاری‌های نا مناسب خود را واگذار کنند.

مطمئناً کارشناسان توانایی خواهند داشت که همان کارههایی را انجام دهند که کوانتوم ها انجام می‌دهند.پس آزمایش های ملی مختلفی شروع به برنامه ریزی های اساسی کردند .مخصوصاً موسسه‌ی استاندارد ها وتکنولوژی در بولدر ،لوس‌آلاموس،آزمایشگاه ملی در نیومکزیکو، کینگ‌دام،سنجش دفاعیکوانتومژانس تحقیقاتی در مالورن.

دانشمندان سعی می‌کنند اطلاعاتی را در مورد کوانتوم‌ها و چگونگی کنترل آنها کسب کنند.

کامپیوتر های کوانتومی در آزمایشگاه در حال کوچکتر شدن هستند.تا دانشمندان بتوانند تئوری ماشین‌های کوانتوم را آزمایش کنندبا دقت بیشتری نسبت به گذشته.قویترین تیم در جهان چنین تحقیقاتی را در دانشگاه آکسفورد انجام می‌دهد.گروههای کوچکتر هم در مکانهایی مثلMIT کار می‌کنند.همچنین گروههای استرالیایی با پراکندگی با نفوذی که میان ایالتهای آمریکایی و اروپایی دارندبه تحقیق می‌پرداختند.پس از یک شروع نسبتاً با تاخیر ،ژاپن برای رسیدن به گروههای دیگر سعی و تلاش زیادی کرد.

اطلاعات کوانتومی اطلاعات کوانتوم موجودیت کالا را مشخص می‌کندOS،IS، نرم‌افزارهای مربوط به عملیات سخت افزاری می‌توانند کد های0 و1 را به راحتی اندازه‌گیری کنند،کپی و حتی جابجا کنند.

اما واگذاری قسمتی از اطلاعات به بخش کوانتوم، واحد های کوانتومی نامیده می‌شود که نامأنوس است.

این اطلاعات اساسی،واحد کوانتوم نامیده می‌شود.و کمی با همتای کلاسیک خود متفاوت است.

برای شروع ،یک کوابیت ، میتواند هم 0وهم1 در یک زمان باشد،مثل چرخش یک الکترون، دارایی که میتواند به عنوان چرخش قطب بالایی یا پایینی فرض شود.بالا یا پایین اسپین می‌تواند برابر با0 یا1 باشد.اما الکترون‌ها می‌تواننددر یک دو تایی خیالی قرار گیرند.برای انجام محاسبه‌ای از الکترون استفاده کنید،شما این کار را به صورت همزمان به صورت 1 و0 انجام دهید.

در نگاه اول ،ممکن است مؤثر جلوه کند ،اما کوبیت بیشتری اضافه کنید که این کار باعث تشویق بیشتر الکترون‌ها می‌شود.هنگامی که کوبیت 1می‌تواند ابر موقعیت در دو حالت باشد،دو کوبیت 0و1 می‌توانند ابر موقعیتی در 4 حالت باشند .11و10و01و00 که نماینده 4 حالت در یک لحظه است.

این افزایش قابل تشریح است.به وسیله کوبیت های m .انجام محاسبات واحدی روی 2 به توان m به صورت موازی وهمزمان ممکن است.با حدود تنها چند صد کوبیت ،نمایش همزمان تقریباً تعداد وسیعی از اتمها در جهان ممکن خواهد بود.

الگوریتم‌ها ،گره‌ها ، اصلاح خطا‌ها بعد از انجام محاسبات باید به جواب درستی برسیم.ممکن است ما با یک اندازهگیری ساده به ویرانی ابر‌موقعیت و یا جابجایی سیستم در یک حالت و یا حالات مختلف بپردازیم.بدبختانه ،به ندرت ممکن است که ما به نتیجه اصلی در موقعیت های پیشرفته برسیم.که این خود یک مشکل است.هدف اطمینان و یقین در مورد جوابهای بدست آمده است.همچنین دستیابی به استخراج مرجع کوانتوم‌های خارق‌العاده.

هر کدام از مراحل منطبق شده ،احتمال ارتباط با رفتار موج شبیه به خود را دارد.این احتمال ممکن است با دیگر احتمالات مخرب یا سازنده مخلوط شود.برای رسیدن به پاسخ دلخواه در یک محاسبه ،فرایند اطلاعات در چنین راهی که راه‌ حل‌های نامطلوب‌ و ناخوشایند،در آن دخالت دارند ،در پایان شاید فقط حالت‌های دلخواه و یا یکی دو مورد کمتر از آن باقی‌ خواهند ماند.فرایند به عنوان الگوریتم کوانتوم شناخته شده است.وچنین طرحی فیزیک‌دانها ریاضی‌دانها و کارشناسان کامپیوتر را به مبارزه می‌طلبد.

پس از تمام این اندازه‌گیریها نتیجه دلخواه حاصل می‌شود.البته در مورد بعضی از این مراحل نهایی یک سری از اندازه‌گیری‌ها نتایج احتمالی و حدسی را به جا می‌گذارد که قبلاً ما انتظار آن را داشته‌ایم.الگوریتم‌های کوآنتوم پتانسیلی نمایش فوق‌العاده‌ای دارد که نسبت به مقدار قراردادی در نقطه مقابل قرار دارد.یک مثال خوب در این رابطه ،الگوریتمی است که برای جست وجو از بین لیست هایی است که به وسیله لو گراور در آزمایشگاه بل انجام شد.مشکل پیدا کردن شماره تلفن مستقیم نام فردی مشخص بود.اگر مقصود شامل داخلی Nباشد پس به صورت میانگین شما مجبورید حدود N/2 مدخل‌ها را برای پیدا کردن حکم مورد نظر چک کنید.الگوریتم کوانتوم گراور بهتر انجام شد.

که برای جستجوی حدود 10000 نام قاعدتاً ما احتیاج به 100 مرحله داریم.کار الگوریتم با ایجاد اولیه حدود 10000 مدخل ،در هر مدخل خاص احتمالی برابر در پاسخ با اندازه گیری در سیستم دارد.

البرت انیشتن نمی توانست باور کند که جهان به عنوان مکانیک کوانتوم ساخته شده است.

پس با همکاری بوریز پودلسکی و ناسان روزن او با انجام آزمایشات فراوان راههای جدیدی را برای تئوری تازه‌ای جستجو کرد.مرکز آزمایشات وتفکرات روی رفتار مواد و اجزای جفت که هیچ مشابهی در جهان ندارند انجام شد.نوع یراد آن به نظر می‌رسد که فوراً تحت تأثیر قرار گیرد.سه دانشمند خاطرنشان کردند که این فرایند ها شامل عبور سریعتری نسبت به نوردر بین اجزا خواهد شد.که این نتیجه گیریها به عنوان EPR شناخته شدند.

این ابهام و شک به وسیله CERN که یک تئوریست بود حاصل شد.آلیان(فیزیک دان فرانسوی) و گنوا ،در مورد ماشین های کوانتوم مانند دو قلو‌های همسان رفتار می‌کردند.اگر چه آزمایشات نشان می‌داد که هیچ جسم منفردی سریعتر از نور حرکت نمی‌کند‌ و این گره‌خوردگی کمکی به برقراری ارتباط نخواهد کرد.EPR هستی یکسانی را تقسیم کرد.

در‌هم‌گره‌خوردگی حالا یکی از کلید های خارق‌العاده در فرایند اطلاعات کوانتوم می باشد.امروزه آزمایشات EPR تقریباً در سراسر دنیا انجام می‌شود.اگر این در‌هم‌گره‌خوردگی و ابر موقعیت پیش پا افتاده و معمولی با حدود 10 سال پیش مقایسه شوند ،اطلاعات باقی‌مانده از کوانتوم سست و شکننده خواهد بود و اثرات متقابل روزمره با محیط کوبیت های ویران شده و اطلاعاتی که شامل فرایند های شناخته شده‌ای می‌شوند.

اگر اطلاعات کوانتومی از بین علوم کامپیوتر ی عبور کند فرایند تصحیح غلط ها احتیاج به حمایت محکمی خواهد داشت.

ابتداعاً فیزیکدانها بر این اعتقادند که چنین تکنیک‌هایی غیر ممکن است ،زیرا اصلاح خطا‌ها به معنای اندازه‌گیری درجه و مرحله سیستم کوانتوم می‌باشد.مشکل شبیه به تولید دوباره در مکانی است که در جای دیگری ساخته شده است.اگر اطلاعات توسط یک کانال فرستاده شوند یا در جایی ذخیره شوند،که انقدر آن مکان شلوغ باشد که به راحتی ترتیب بعضی واحد ها به هم بخورد چگونه دریافت کننده می‌تواند پیام را دریافت کند،با اضافه کردن بیش از حد به یک پیام فرستنده می‌تواند در پیام خود اصلاحاتی را انجام دهد.

شور و استین با نسبت کوانتوم فرستنده در حدود سه برابر کنار آمدند.

اندازه‌گیری کوبیت بزرگ نشان می‌دهد که دریافت‌کننده با احتساب خطایی که اتفاق می‌افتد و چگونگی اصلاح کوبیت ها ،بخش پیام را مشخص می‌کند.

هدایت‌گر‌های (NMR) بزرگترین مانع برای ساختمان عمل کوانتوم کامپیوتر در میان سال‌های 90 شکل گرفت.هنگامی که آنها کشف کردند چگونه محاسبات را با تکنیک‌های ایجاد طنین آهنربای هسته‌ای انجام دهند.

ایده‌ی کلیدی ملکول واحدی است که می‌تواند مثل ذره‌ی کامپیوتر عمل کند.اطلاعات در جهت لایه های هسته قرار می‌گیرد.هر هسته شامل یک کوبیت می‌باشد.و اثرات متقابل بین لایه‌های هسته به عنوان جفت‌گیری‌های لایه به لایه شناخته می‌شوند.در یک محیط مغناطیسی قوی هسته در اطراف مسیر میدان مغناطیسی در فرکانس‌های مشخص وابسته به محیط شیمیایی حرکت می‌کند.

برای مثال در یک محیط 9.3 تسلا ،یک هسته کربن 13 در مولکول کلروفرم ،حدود MHZ 100 پیش می‌رود.با حذف مولکول به وسیله امواج رادیویی میزان بسامد متغیر می‌شود.

این ممکن است که با دستکاری ومهارت ،هر هسته به صورت شخصی عمل مشخص و منطقی را انجام دهد.

دستکاری ممکن است شامل تلنگر یک هسته از یک 1 به 0 باشد.که آن را کوبیت واحد یا مجرد می‌نامیم.و یا شامل دو هسته متصل به هم شود.در عمل دو کوبیت میشود که ارزش هر یک با توجه به دیگری معلوم می‌شود.کلروفرم با کربن 13 ایزوتوپ مثال ونمونه خوبی از یک مولکول است که می‌تواند مثل کوانتوم دو کوبیتی در کامپیوتر عمل کند چون هسته هیدروژن و کربن می‌تواند مشخصاً بوسیله موجهای رادیویی شناسایی شود.محاسبات کوانتومی به وسیله شماره گذاری برنامه‌ای انجام می‌شود.(به عنوان یک سری از جمعهای RF) نتایج به وسیله باز خوانی سیستم های تهیه شده از هسته در پایان محاسبه تعیین می‌شود که این نتیجه جهت گیری مناسب هسته را نشان می‌دهد.رزونانس هسته مغناطیسی صدایی مانند راه حل یک معمای مشکل می‌باشد.

هسته طبیعتاً از صداهای جهان خارج دور است و همچنین می‌تواند ارتباطی برای انواع بسیار باشد.

به علاوه ،NMR یک تکنولوژی کاملاً پیشرفته است و در طی سالیان سال ،به آنالیز شکل ها و تکنیک‌ها می‌پردازد.اما راه حل ها و تکنیک‌ها محدودیت های بیشتری دارند.مولکول‌های تک واحد ،نوع به اندازه کافی قوی را تولید نمی‌کنند.در عوض آزمایشات NMR شامل تعداد گسترده‌ای از مولکول است.که با مغناطیس ترکیب شده‌اند.

برای شروع یک محاسبه ،مراحل ابتدایی از کامپیوتر باید شناخته شده باشد .

اما در یک بخش خاص از اتاق با درجه حرارت مشخص لایه ها بالا و پایین می‌رود که این عمل ابتدا به صورت تصادفی صورت می‌گیرد .از طرف دیگر ،مکان هر کامپیوتری قابل شناسایی نخواهد بود ومحاسبه بی معنی خواهد بود.

در سال 1997 ،2 گروه مستقل برای نجات و تصحیح محاسبات کوانتوم پیش قدم شدند.اسحاق چانگ که حالا در آزمایشگاه ABM مشغول به کار است و نیل گرشن فلد درمؤسسه ماساچوست به این نتیجه رسیدند که آنها قادرند یک القای طبیعی را دستکاری کنند.آنها همچنین از این شیوه به منظور تأسیس یک نوع زمین مصنوعی استفاده کردند.(00 برای یک سیستم دو کوبیتی) در همان زمان دیوید کرمی و امر فهمی و تی‌موتی هاول از دانشگاه هاروارد در کمبریج کشف کردند که با بمباران نمونه مورد بحث ،به وسیله اشعه های چرخشی ،می‌توانند به تراکم مؤثری از آن نمونه بپردازند .برای انجام محاسبات مفید ،کامپیوتر باید قادر به انجام هر کار منطقی باشد.برای کامپیوترهای کوانتوم ،2 عمل منطقی وجود دارد که می‌تواند از اعمال دیگر ساطع شود ،مثل ANDوNOT در محاسبات پیشرفته.که یکی از آنها شامل