محاسبات کوانتومی مفهومی است که بسیاری آن را شنیده‌اند، اما تعداد کمی آن را درک می‌کنند. شرکت‌های تراشه کوانتومی در خط مقدم توسعه و تولید دستگاه‌های نیمه هادی هستند که از پدیده‌های مکانیکی کوانتومی بهره برداری می‌کنند. این تراشه‌ها کاربردهای مختلفی از جمله محاسبات کوانتومی، ارتباطات و سنجش دارندد. همانطور که این فناوری در گذشته به طور عمده در تحقیقات دانشگاهی استفاده می‌شد، امروزه تجارت و صنعت نیز به سوی فناوری‌های کوانتومی حرکت می‌کنند. پیشرفت تراشه‌های کوانتومی برای آینده محاسبات کوانتومی مفید خواهد بود، اما این تراشه‌ها دقیقا چگونه کار می‌کنند؟ در ادامه مقاله همراه ما باشید تا به توضیحات بیشتری درباره تراشه کوانتومی بپردازیم.
تعریف تراشه کوانتومی
تراشه کوانتوم یک نوع تراشه الکترونیکی می‌باشد که برای انجام عملیات کوانتومی طراحی شده است. این تراشه‌ها بر پایه فیزیک کوانتومی عمل می‌کنند و قادر به انجام محاسباتی هستند که با استفاده از سیستم‌های کلاسیک مانند کامپیوترهای معمولی نمی‌توان به آن‌ها دست پیدا کرد.
تراشه کوانتومی معمولا شامل چندین کیوبیت هستند. کیوبیت‌ها معادل‌های مرکبی هستند که می‌توانند به عنوان حالت‌های کوانتومی مانند صفر و یک به عنوان بیت کلاسیک استفاده شوند. همچنین می‌توانند در حالت‌های کوانتومی ترکیبی از صفر و یک وجود داشته باشد که به عنوان ابر موقعیت‌ها شناخته می‌شوند. برخلاف بیت‌های کلاسیک که تنها می‌توانند در یک حالت دقیق واقع شوند (صفر یا یک)، کیوبیت‌ها می‌توانند در حالت‌های مختلف وجود داشته باشند که باعث ایجاد پدیده‌های کوانتومی مانند انتانگلمانت و اندازه گیری کوانتومی می‌شود. با استفاده از تراشه کوانتومی می‌توان به محاسباتی پیچیده‌تر و قابلیت حل مسائلی که زمان زیادی می‌طلبد، دست پیدا کرد. البته در حال حاضر تراشه‌های کوانتومی هنوز در مراحل آزمایشی قرار دارند و در حال توسعه و پیشرفت هستند.
تراشه کوانتومی چگونه کار می‌کند؟
تراشه‌های کوانتومی، از جمله تراشه‌های کوانتومی سیلیکون برای پردازش اطلاعات با استفاده از قوانین فیزیک کوانتوم طراحی شده‌اند. این تراشه‌ها برای اجرای عملیات موازی، کدنویسی، رمزنگاری و سایر برنامه‌های کوانتومی استفاده می‌شوند. تراشه های کوانتومی از کیوبیت‌ها (یا همان بیت‌های کوانتومی) به عنوان واحدهای پردازشی استفاده می‌کند. کیوبیت‌ها، نماینده حالت‌های کوانتومی هستند و در مقابل بیت‌های کلاسیک که حالت‌های 0 و 1 دارند، کیوبیت‌ها می‌توانند به هر ترکیبی از این دو حالت تعلق بگیرند که به عنوان اصل ابرتمامیت کوانتومی شناخته می‌شود.
تراشه‌های کوانتومی با استفاده از دروازه‌های کوانتومی برای انجام عملیات مورد نیاز استفاده می‌کنند. دروازه‌های کوانتومی عملیاتی مشابه دروازه‌های منطقی (مانند: AND، OR و NOT) در رایانه‌های کلاسیک انجام می‌دهند، با ادامه مطلب...