Lewati Navigasi

Apa itu qubit?

Ini adalah unit mendasar informasi dalam komputasi kuantum

Penjelasan tentang qubit

Sama seperti bit biner yang merupakan unit informasi dasar dalam komputasi klasik (atau tradisional), qubit (atau bit kuantum) adalah unit informasi dasar dalam komputasi kuantum. Komputasi kuantum mendorong penemuan baru dalam layanan kesehatan, energi, sistem lingkungan, materi pintar, dan seterusnya.

Qubit vs bit

Qubit diwakili oleh superposisi dari beberapa kemungkinan status

Kubit menggunakan fenomena mekanis kuantum superposisi untuk mencapai kombinasi linear dari dua status. Bit biner klasik hanya dapat mewakili satu nilai biner, seperti 0 atau 1, yang berarti bahwa nilai biner hanya dapat berada dalam salah satu dari dua kemungkinan status. Namun, kubit dapat mewakili 0, 1, atau proporsi 0 dan 1 dalam superposisi kedua kondisi, dengan beberapa probabilitas tertentu sebagai 0 dan probabilitas tertentu lain sebagai 1.

Superposisi memberi komputer kuantum kekuatan komputasi superior

Superposisi memungkinkan algoritme kuantum untuk memproses informasi dalam sebagian kecil waktu, bahkan akan memerlukan waktu sistem klasik tercepat untuk mengatasi masalah tertentu.

  • Jumlah informasi yang dapat ditampilkan oleh sistem kubit bergerak secara eksponensial. Informasi yang dapat ditampilkan dengan 500 kubit dengan mudah tidak mungkin dicapai dengan lebih dari 2^500 bit klasik.
  • Komputer klasik membutuhkan jutaan tahun untuk menemukan faktor utama angka 2.048-bit. Qubit dapat melakukan penghitungan hanya dalam beberapa menit.

Terdapat banyak implementasi fisik kubit

Tempat bagi komputer klasik untuk menggunakan chip berbasis silikon yang familier, qubit (kadang disebut "kuantum komputer qubit") dapat dibuat dari ion yang terperangkap, foton, atom buatan atau nyata, atau kuasipartikel. Berdasarkan sistem arsitektur dan qubit, beberapa implementasi perlu menyimpan qubit mereka pada suhu mendekati nol absolut.

Superposisi, interferensi, dan keterikatan

Superposisi memungkinkan algoritme kuantum untuk menggunakan fenomena mekanis kuantum lainnya, seperti interferensi dan keterikatan. Bersama-sama, superposisi, interferensi, dan keterikatan menciptakan daya komputasi yang dapat memecahkan masalah secara eksponensial lebih cepat daripada komputer klasik.

Interferensi

Konsekuensi superposisi adalah interferensi. Status qubit dapat saling mengganggu karena setiap status dijelaskan oleh amplitudo probabilitas, seperti amplitudo gelombang.

Interferensi konstruktif dapat meningkatkan amplitudo, sementara interferensi destruktif dapat membatalkan amplitudo. Efek ini digunakan dalam algoritme komputasi kuantum, yang membuatnya secara mendasar berbeda dari algoritme klasik. Interferensi digunakan bersama dengan keterikatan untuk mengaktifkan akselerasi kuantum yang dijanjikan oleh komputasi kuantum.

Keterikatan

Beberapa qubit dapat menunjukkan keterikatan kuantum. Qubit yang terikat selalu berkorelasi satu sama lain untuk membentuk sistem tunggal. Meskipun terletak berjauhan, pengukuran status salah satu qubit memungkinkan kami mengetahui status yang lain, tanpa perlu mengukurnya secara langsung.

Keterikatan diperlukan untuk komputasi kuantum apa pun dan tidak dapat dilakukan secara efisien pada komputer klasik. Aplikasi mencakup pemfaktoran angka besar (algoritma Shor) dan memecahkan masalah pencarian (algoritma Grover).

Masa depan qubit

Seiring kemajuan teknologi kuantum, kami semakin dekat dengan upaya untuk menemukan solusi bagi beberapa masalah yang paling menantang di dunia. Meskipun paradigma baru ini menyimpan potensi yang luar biasa, komputasi kuantum masih berada dalam fase pertumbuhan.

Qubit bersifat rapuh

Salah satu rintangan paling signifikan dalam komputasi kuantum adalah sifat qubit yang rapuh. Keterikatan sistem qubit dengan lingkungannya, termasuk penyiapan pengukuran, dapat dengan mudah mengganggu sistem dan menyebabkan dekoherensi. Oleh karena itu, kemajuan dalam konstruksi perangkat keras komputasi kuantum dan metode koreksi kesalahan saat ini sedang dikembangkan.

Qubit topologis bersifat lebih stabil

Untuk mengatasi tantangan kerapatan, Microsoft menggunakan kubit topologis, yang distabilkan dengan memanipulasi struktur dan melingkupinya dengan senyawa kimia untuk melindunginya dari gangguan dari luar. Kubit topologis terlindung dari kebisingan karena properti topologi kuasipartikle melindungi perangkat keras kuantum Microsoft dari berbagai kesalahan. Peningkatan stabilitas ini akan membantu menyelesaikan skala komputer kuantum secara lebih lama dengan komputasi yang lebih kompleks untuk menghadirkan solusi yang lebih kompleks dalam jangkauan.

Sumber daya Azure Quantum

Buat solusi kuantum hari ini sebagai pengadopsi awal Pratinjau Azure Quantum, kumpulan penuh dengan ekosistem cloud terbuka. Akses perangkat lunak, perangkat keras, dan solusi bawaan dan mulai dikembangkan pada platform tepercaya, terukur, dan sangat aman.