คอมพิวเตอร์ควอนตัมกับคอมพิวเตอร์คลาสสิก: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

การคำนวณแบบควอนตัมและการคำนวณแบบดั้งเดิมเป็นสองปรากฏการณ์ที่แตกต่างกัน โลกกำลังเปลี่ยนไปสู่สิ่งใหม่ด้วยความคิดด้านเทคโนโลยีที่เติบโตขึ้น

คอมพิวเตอร์ควอนตัมและคลาสสิกเป็นส่วนหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงของโลกเทคโนโลยี พวกเขาให้เงินอุดหนุนจำนวนมากสำหรับการเปลี่ยนแปลงและการแก้ปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริง

ประเด็นที่สำคัญ

1. การประมวลผลควอนตัมใช้คิวบิตในการประมวลผลข้อมูล ในขณะที่การประมวลผลแบบคลาสสิกใช้บิต
2. คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก
3. การประมวลผลแบบควอนตัมยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ในขณะที่การประมวลผลแบบคลาสสิกมีการใช้และเข้าใจกันอย่างแพร่หลาย

คอมพิวเตอร์ควอนตัมกับคอมพิวเตอร์คลาสสิก

คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่ที่ใช้หลักการของ กลศาสตร์ควอนตัม เพื่อประมวลผลข้อมูลและสร้างอัลกอริธึมอันทรงพลังสำหรับการแก้ปัญหาที่ซับซ้อน การคำนวณแบบคลาสสิกอาศัยวิธีการประมวลผลแบบไบนารี่แบบดั้งเดิมที่ถูกจำกัดโดยข้อจำกัดทางกายภาพ

คอมพิวเตอร์ควอนตัมถือเป็นปรากฏการณ์ครั้งใหญ่ คำว่าควอนตัมหมายถึงอนุภาคอะตอมหรืออนุภาคย่อยในฟิสิกส์ หน่วยข้อมูลในการคำนวณควอนตัมเรียกว่าคิวบิต

คิวบิตในการคำนวณควอนตัมจะถือเป็นการซ้อนทับของสถานะที่เป็นไปได้ทั้งหมด แต่คิวบิตทำงานคล้ายกับบิต ในขณะที่บิตมีอยู่ในการคำนวณแบบคลาสสิก

Quantum Computing เป็นคำที่มีความหมายว่า กลศาสตร์ควอนตัม กลศาสตร์ควอนตัมเป็นเพียงระบบที่ใช้ในการคำนวณผลลัพธ์

การคำนวณแบบคลาสสิกเรียกอีกอย่างว่าการคำนวณแบบไบนารี การคำนวณแบบคลาสสิกเป็นวิธีการแบบดั้งเดิม ในการคำนวณแบบดั้งเดิม บิตจะแสดงเป็น 0 หรือ 1

การคำนวณแบบคลาสสิกทำงานตรงกันข้ามกับการคำนวณแบบควอนตัม การคำนวณแบบคลาสสิกแทน 1 หรือ 0 ในขณะที่การคำนวณแบบควอนตัมแทน 1 และ 0

การประมวลผลแบบคลาสสิกไม่จำเป็นต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานราคาแพงและระบบพิเศษ คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมจะหลีกเลี่ยงคลื่นวิทยุและแสงจากภายนอกเพื่อดำเนินการผลลัพธ์ที่ปราศจากข้อผิดพลาดหรือเอาต์พุตที่มีข้อผิดพลาดน้อยลง

ตารางเปรียบเทียบ

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	คอมพิวเตอร์ควอนตัม	คอมพิวเตอร์คลาสสิก
อัตราความผิดพลาด	คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีอัตราความผิดพลาดสูง	การคำนวณแบบคลาสสิกมีอัตราข้อผิดพลาดน้อยกว่า
เหมาะที่สุด	การคำนวณด้วยควอนตัมเหมาะสมที่สุดสำหรับการวิเคราะห์ข้อมูล	การประมวลผลแบบคลาสสิกเหมาะที่สุดสำหรับการประมวลผลรายวัน
สถานะที่เป็นไปได้	อย่างต่อเนื่อง	โดยสิ้นเชิง
การประมวลผลข้อมูล	โดยใช้ควอนตัมลอจิก	การใช้ลอจิกเกต เช่น AND, OR
การดำเนินการ	พีชคณิตแบบบูล	พีชคณิตเชิงเส้น

คอมพิวเตอร์ควอนตัมคืออะไร?

คอมพิวเตอร์ควอนตัมมาพร้อมกับองค์ประกอบหลักสามส่วน เป็นพื้นที่สำหรับ qubits วิธีการถ่ายโอน คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก ทุกส่วนมีหน้าที่แยกกัน

การประยุกต์ใช้ควอนตัมคอมพิวติ้งที่สำคัญ ได้แก่ การจำลองควอนตัม การเข้ารหัส การเพิ่มประสิทธิภาพ และควอนตัม เรียนรู้เครื่อง.

เนื่องจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความเปราะบาง การสั่นสะเทือนเล็กน้อยจะส่งผลกระทบต่อคอมพิวเตอร์และทำให้เกิดความไม่มั่นคง กระบวนการทำงานของควอนตัมคอมพิวเตอร์ขึ้นอยู่กับสถานะของควอนตัม

สถานะควอนตัมเป็นแกนหลักของควอนตัมคอมพิวเตอร์ สถานะควอนตัมคือการซ้อนทับ การพัวพัน และการแทรกสอด
1) การซ้อนทับ
การซ้อนทับหมายถึงการแสดงสถานะที่เป็นไปได้ทั้งหมดของคิวบิต
ตัวอย่างเช่น - เหรียญบิดอยู่ในตำแหน่งระหว่างที่คุณเห็นทั้งหัวและก้อย
2) การพัวพัน
สิ่งพัวพันหมายถึง qubits ได้รับการพัวพันกับอีกสิ่งหนึ่งเพื่อให้คุณสามารถสรุปสิ่งหนึ่งกับอีกสิ่งหนึ่งได้
ตัวอย่างเช่น – วงกลมสองวงที่มีรัศมีเท่ากันจะมีขนาดเท่ากันในทุกมุม
3) การรบกวน
การรบกวนเกิดขึ้นเนื่องจากฟังก์ชันการซ้อนทับ คอมพิวเตอร์ควอนตัมผลิตขึ้นด้วยความน่าจะเป็นอย่างมากในการลดการรบกวนเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ

พูดง่ายๆ ก็คือ การคำนวณแบบควอนตัมไม่ได้เป็นเพียงการพัฒนาเทคโนโลยีของคอมพิวเตอร์โดยใช้ทฤษฎีควอนตัมเท่านั้น ในปี 1980 ฟิลด์คอมพิวเตอร์ควอนตัมเริ่มต้นขึ้น

คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีส่วนช่วยในกิจการทหาร อุตสาหกรรมการเงิน การบินและอวกาศ และการออกแบบยา ยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีจำนวนมาก เช่น IBM, Microsoft, Google กำลังทำงานในสาขาคอมพิวเตอร์ควอนตัม

คอมพิวเตอร์คลาสสิกคืออะไร?

คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกทำงานร่วมกับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก ใช้ตำแหน่งที่แน่นอนแทนการซ้อนทับที่ใช้โดยควอนตัมคอมพิวเตอร์

การคำนวณแบบคลาสสิกใช้การดำเนินการทางตรรกะสำหรับฟังก์ชัน คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกแสดงข้อจำกัดมากมายสำหรับปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริง และนักวิจัยทำงานเพื่อเอาชนะข้อจำกัดโดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม

คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกสามารถปรับตัวและทำงานที่อุณหภูมิห้องได้ การคำนวณแบบคลาสสิกยังมีแอปพลิเคชันมากมาย การคำนวณแบบคลาสสิกใช้ในความต้องการรายวันเป็นหลัก

ผลลัพธ์ที่ทำซ้ำในการคำนวณแบบคลาสสิกเป็นข้อได้เปรียบหลัก อำนาจในการตัดสินใจถูกจำกัดในการคำนวณแบบคลาสสิกและดำเนินการหนึ่งเอาต์พุต

การคำนวณแบบคลาสสิกใช้ทรานซิสเตอร์ในการคำนวณ การคำนวณในการคำนวณแบบดั้งเดิมนั้นถูกกำหนดขึ้น กราฟเทียบกับพลังงานจะแสดงเป็นเส้นตรง

กราฟแสดงการเพิ่มขึ้นในอัตราส่วน 1:1 เท่านั้น ถ้าอย่างใดอย่างหนึ่ง ปีก เพิ่มขึ้นอีกด้านก็เพิ่มขึ้นด้วยปริมาณเท่ากัน นำไปสู่กราฟเส้นตรง

พลังงานจะเพิ่มขึ้นตามความสัมพันธ์กับทรานซิสเตอร์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับจำนวนของทรานซิสเตอร์ แผนภูมิของการคำนวณแบบคลาสสิกมีลักษณะแตกต่างจากการคำนวณแบบควอนตัม

เนื่องจากการคำนวณแบบคลาสสิกเป็นการคำนวณแบบไบนารี ข้อมูลจึงได้รับการประมวลผลแบบอนุกรม ในการประมวลผลแบบอนุกรม เราไม่สามารถจัดการข้อมูลจำนวนมากได้

พวกเขาแสดงข้อ จำกัด และข้อ จำกัด มากมายเกี่ยวกับข้อมูลจำนวนมหาศาล การจัดการข้อมูลจะมีความท้าทายในการคำนวณแบบคลาสสิก ซึ่งเป็นข้อเสียที่สำคัญของการคำนวณแบบคลาสสิก

มูลค่าของกระบวนการวิเคราะห์ก็ลดลงเช่นกันในการคำนวณแบบดั้งเดิม มันบังคับให้นักพัฒนาลดขนาดข้อมูลและจำกัดข้อมูล

ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่าง Quantum Computing และ Classical Computing

1. ในการคำนวณแบบควอนตัม กราฟจะเพิ่มขึ้นตามคิวบิต ในขณะที่การคำนวณแบบดั้งเดิม กราฟจะเพิ่มขึ้นในอัตราส่วน 1:1
2. คุณจำเป็นต้องรักษาสภาวะที่เย็นเป็นพิเศษสำหรับการประมวลผลแบบควอนตัม ในขณะที่อุณหภูมิห้องเพียงพอสำหรับการคำนวณแบบดั้งเดิม
3. ในควอนตัมคอมพิวติ้ง กลศาสตร์ควอนตัมจะควบคุมพฤติกรรมของวงจร ในขณะที่ในการคำนวณแบบคลาสสิก ฟิสิกส์แบบคลาสสิกจะควบคุมพฤติกรรมของวงจร
4. ในการเปรียบเทียบควอนตัมคอมพิวเตอร์ การคำนวณแบบคลาสสิกมีข้อ จำกัด น้อยกว่าในการคัดลอกสัญญาณ
5. การคำนวณแบบควอนตัมเป็นแบบจุลทรรศน์ ในขณะที่การคำนวณแบบคลาสสิกเป็นเทคโนโลยีแบบมหภาค

อ้างอิง

1. https://arxiv.org/abs/quant-ph/9903008
2. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/1198555.1198723

อัพเดตล่าสุด : 14 กรกฎาคม 2023