Majorana 1: تراشه کوانتومی مایکروسافت

تفاوت بیت و کیوبیت در تراشه کوانتومی مایکروسافت

در قلب رایانه‌های امروزی، واحد اساسی اطلاعات، بیت است. یک بیت، مانند یک کلید برق ساده، تنها می‌تواند در یکی از دو حالت قطعی قرار بگیرد. این کلید می‌تواند روشن (که در دنیای بیت معمولا با عدد 1 نشان شناخته می‌شود) یا خاموش (عدد 0) باشد. تمامی اطلاعات، از متن‌ و تصاویر تا برنامه‌ها و ویدیوها، در نهایت به رشته‌ای از این بیت‌های صفر و یک تبدیل و توسط رایانه پردازش می‌شوند. اما در دنیای شگفت انگیز مکانیک کوانتومی، مفهوم جدیدی به نام کیوبیت (Qubit) به عنوان واحد اساسی اطلاعات در رایانه‌های کوانتومی مطرح می‌شود. کیوبیت‌ها، برخلاف بیت‌های کلاسیک، از قوانین مکانیک کوانتومی پیروی می‌کنند و به همین دلیل، قابلیت‌های بسیار فراتری را فراهم می‌آورند.

پدیده برهم نهی (Superposition)

یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های کیوبیت و بیت، پدیده‌ای به نام برهم نهی (Superposition) است. یک کیوبیت می‌تواند به طور همزمان در هر دو حالت 0 و 1 و همچنین در ترکیبی از این دو حالت قرار بگیرد. یک سکه در حال چرخش را تصور کنید، تا زمانی که سکه متوقف نشده است، نمی‌توان به طور قطعی رو یا پشت بودن آن را مشخص کرد. کیوبیت نیز به همین شکل، تا زمانی که اندازه گیری نشود، در یک حالت قطعی قرار نمی‌گیرد. این قابلیت برهم نهی، به یک رایانه کوانتومی اجازه می‌دهد تا تعداد بسیار بیشتری از حالات را به طور همزمان بررسی کند.

درهم تنیدگی (Entanglement)

تفاوت بنیادین دیگر بین بیت و کیوبیت، پدیده درهم تنیدگی است. وقتی دو یا چند کیوبیت در این حالت قرار می‌گیرند، سرنوشت آن‌ها به هم گرو می‌خورد. اگر وضعیت یکی از کیوبیت‌ها اندازه گیری شود، وضعیت کیوبیت دیگر به طور آنی مشخص می‌شود. بدون آنکه نیازی به اندازه گیری مستقیم باشد. این پیوند کوانتومی، امکان انجام محاسبات پیچیده به صورت هماهنگ و با کارایی بالا را در رایانه‌های کوانتومی فراهم می‌آورد.

به طور خلاصه، در حالی که بیت‌های کلاسیک محدود به دو حالت قطعی 0 یا یک هستند، کیوبیت‌ها با بهره گیری از اصول برهم نهی و درهم تنیدگی، قادر به نگهداری و پردازش حجم بسیار بیشتری از اطلاعات به طور همزمان هستند. این قابلیت‌های منحصر به فرد، رایانه‌های کوانتومی را قادر می‌سازد تا مسائلی را حل کنند که برای قدرتمندترین ابر کامپیوترهای کلاسیک امروزی غیر قابل حل است.