Quantum Bit là gì

Một bit lượng tử có thể tồn tại ở dạng chồng chất, điều này cho thấy rằng nó có thể tồn tại ở một số trạng thái cùng một lúc. Một qubit có thể giữ 0, 1, hoặc cả hai cùng một lúc. Điều này có nghĩa là nó có thể hoạt động rất nhanh và thực hiện nhiều phép tính cùng một lúc.

Nói cách khác, đây là phương pháp cơ lượng tử hai trạng thái.

Có một số điểm khác biệt giữa qubit và bit. Bit là đơn vị thông tin đơn giản nhất trong tin học. Nó có hai giá trị có thể có, thường được dán nhãn là 0 và 1, biểu thị tắt và bật, mức điện áp thấp và cao, v.v...

Từ quan điểm tin học truyền thống, một bit chỉ có thể duy trì ở một trạng thái tại một thời điểm.

Mặt khác, trong điện toán lượng tử, qubit là một đơn vị dữ liệu. Qubit trong một máy tính lượng tử có thể nằm trong một số trạng thái cùng một lúc (chồng chất). Sử dụng chồng chất để mô tả dữ liệu có những lợi thế đáng kể so với máy tính truyền thống.

Cổng lượng tử và phép đo là hai quá trình chính được thực hiện trên qubit. Chúng phải được sử dụng hết sức thận trọng vì ngay cả sự can thiệp nhỏ nhất cũng có thể gây tình huống chồng chất dễ bị tổn thương.

Chuyển động quay của electron trong qubit lên và xuống tại cùng một thời điểm. Việc đo lường điều kiện chồng chất này trả về với cơ hội như nhau - lên hoặc xuống. Nó là một trong nhiều loại điều kiện chồng chất lượng tử.

Với độ phức tạp của thuật toán, số lượng qubit cần thiết để tạo ra một máy tính lượng tử tăng mạnh. Do đó, một số nhiệm vụ có thể không giải quyết được đối với máy tính thông thường nhưng lại dễ dàng giải quyết trên máy tính lượng tử.

Qubit đã được chứng minh là lý tưởng cho các hoạt động tính toán lượng tử quang học thẳng. Nó có thể được sử dụng làm nền tảng cho một loạt các thuật toán lượng tử hữu ích.

Ví dụ, trong một phần mười nghìn giây, qubit có thể phát triển một kênh liên lạc an toàn. Nó không thể bị tấn công từ xa bằng cách điều khiển sự rối loạn, phân cực, định hướng và các tính năng vật lý khác.

Nó có thể đánh giá tất cả các mật khẩu có thể có cùng một lúc, cũng như thực hiện một chuỗi tính toán tùy ý dựa vào cả giai đoạn trước và giai đoạn tiếp theo trong quá trình xử lý. Nó cũng có thể tạo ra sự song song rất lớn bằng cách thực hiện các phép tính ở nhiều vị trí xung quanh không gian.

Ngoài ra, qubit cũng thể hiện một trong những khía cạnh quan trọng nhất của tính toán lượng tử. Có nghĩa là tất cả các tính toán của nó được thực hiện theo một phương pháp phi tuyến tính. Về bản chất, nó không thể đoán trước được và tất cả các qubit của nó đều đan xen vào nhau.

Do những tính chất này, qubit có thể thực hiện nhiều phép tính phức tạp mà máy tính truyền thống không làm được, chẳng hạn như giải quyết các vấn đề phức tạp khi máy tính thông thường bị mắc kẹt trên cực tiểu cục bộ.

Theo nhà khoa học David Deutsch, tính song song nội tại của một máy tính lượng tử là do sự chồng chất của các qubit, và sự song song này, theo nhà khoa học David Deutsch, sẽ cho phép một máy tính lượng tử thực hiện hàng triệu phép tính trong thời gian cần để một máy tính để bàn điển hình thực hiện một phép tính duy nhất. 

Về vấn đề này, một máy tính 30 qubit có thể phù hợp với khả năng của một siêu máy tính hiện đang chạy ở tốc độ 10 teraflop, nhưng một máy tính để bàn điển hình chỉ hoạt động ở một vài gigaflop.