علم المعلومات الكم

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى الملاحة اذهب الى البحث

علم المعلومات الكمومية هو مجال متعدد التخصصات يسعى إلى فهم تحليل ومعالجة ونقل المعلومات باستخدام مبادئ ميكانيكا الكم . فهو يجمع بين دراسة علم المعلومات وتأثيرات الكم في الفيزياء. يتضمن القضايا النظرية في النماذج الحسابية والمزيد من الموضوعات التجريبية في فيزياء الكم ، بما في ذلك ما يمكن وما لا يمكن فعله بالمعلومات الكمومية . يُستخدم مصطلح نظرية المعلومات الكمومية أيضًا ، لكنه يفشل في تضمين البحث التجريبي ، ويمكن الخلط بينه وبين حقل فرعي من علم المعلومات الكمومية يعالج معالجة المعلومات الكمومية.

الدراسات العلمية والهندسية

لفهم النقل الآني الكمي ، يتطلب التشابك الكمي وتصنيع أجهزة الكمبيوتر الكمومية فهمًا شاملاً لفيزياء وهندسة الكم. منذ عام 2010 ، كان هناك تقدم ملحوظ في تصنيع أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، حيث استثمرت شركات مثل Google و IBM بكثافة في أبحاث أجهزة الكمبيوتر الكمومية . اليوم ، من الممكن بناء حاسوب كمي بأكثر من 100 كيوبت . ومع ذلك ، فإن معدل الخطأ كبير جدًا نظرًا لقلة المواد المناسبة لتصنيع أجهزة الكمبيوتر الكمومية. ماجورانا فيرميونقد تكون إحدى المواد الأساسية التي يفتقر إليها (Chiu et al.، Rev. Mod. Phys. 88، 2016.). [ بحاجة لمصدر ]

تم بالفعل تسويق أجهزة التشفير الكمي . هناك شفرة قديمة تسمى لوحة الوقت الواحدة تستخدم على نطاق واسع بين الجواسيس في حقبة الحرب الباردة . يستخدم سلسلة طويلة من المفاتيح العشوائية. إذا تبادل شخصان نفس المفاتيح العشوائية بأمان ، فمن الممكن فقط فك تشفير لوحة زمنية واحدة عن طريق الصدفة. ومع ذلك ، يمكن حل مشاكل التبادل الرئيسية باستخدام أزواج الجسيمات المتشابكة في التبادل. توفر قوانين ميكانيكا الكم مثل نظرية عدم الاستنساخ وانهيار الدالة الموجية الأساس للتبادل الآمن للمفاتيح العشوائية. لذلك فإن تصنيع الأجهزة التي يمكنها نقل الجسيمات المتشابكة الكمومية هو هدف علمي وهندسي مهم.

هناك حاجة أيضًا إلى لغات البرمجة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. تعتبر Qiskit و Cirq و Q Sharp من لغات البرمجة الكمومية الشائعة.

الموضوعات الرياضية ذات الصلة

تعد الخوارزمية الكمومية ونظرية التعقيد الكمومي موضوعين في الخوارزميات ونظرية التعقيد الحسابي . في عام 1994 ، نشر عالم الرياضيات بيتر شور خوارزمية التحليل الأولي الخاصة به. إذا كان لدى المرء 4000 كيوبت منطقي حاسوب كمومي ، فيمكن للمرء أن يهدد الأصفار الأكثر استخدامًا مثل RSA و ECC باستخدام خوارزمية Shor . يمكن أن يؤدي إلى مشاكل أمنية خطيرة للعديد من البلدان. لذلك ، أثارت ورقته البحثية الكثير من الاستثمار في أبحاث الحوسبة الكمومية . يستعد العديد من علماء الرياضيات وعلماء التشفير لدخولعصر الحوسبة الكمومية . انظر بعد التشفير الكمي .

انظر أيضا

المراجع

  • نيلسن ، مايكل أ . تشوانغ ، إسحاق ل. (يونيو 2012). الحساب الكمي والمعلومات الكمومية (الطبعة العاشرة للذكرى السنوية). كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج . رقم ISBN 9780511992773. OCLC  700706156 .

روابط خارجية

  • كوانتيكي - بوابة ويكي لعلوم المعلومات الكمومية.
  • خارطة الطريق الأوروبية ERA-Pilot QIST WP1 حول معالجة المعلومات الكمية والاتصالات
  • QIIC - معلومات الكم ، إمبريال كوليدج لندن.
  • QIP - مجموعة معلومات الكم ، جامعة ليدز. تشارك مجموعة المعلومات الكمومية في جامعة ليدز في البحث عن مجموعة واسعة من جوانب المعلومات الكمومية. هذا يتراوح من الخوارزميات ، والحساب الكمي ، والتطبيقات المادية لمعالجة المعلومات والقضايا الأساسية في ميكانيكا الكم. يحتوي أيضًا على بعض البرامج التعليمية الأساسية للجمهور العادي.
  • مجموعة أبحاث mathQI حول الرياضيات والمعلومات الكمومية.
  • مركز CQIST لعلوم وتكنولوجيا المعلومات الكمية في جامعة جنوب كاليفورنيا
  • مركز CQuIC للمعلومات والتحكم الكمومي ، بما في ذلك المجموعات النظرية والتجريبية من جامعة نيو مكسيكو ، جامعة أريزونا.
  • مركز CQT لتقنيات الكم في جامعة سنغافورة الوطنية
  • مركز CQC2T لحساب الكم وتكنولوجيا الاتصالات
  • QST @ LSU مجموعة علوم وتقنيات الكم في جامعة ولاية لويزيانا