Richard Feynman agus breith na ríomhaireachta chandamach

Má bhí fear amháin ann ar éirigh leis barr feabhais a chur ar an bhfisic, intuition dochreidte a bheith aige in éineacht le scil iontach matamaiticiúil, agus ar a bharr sin go léir a bheith ina mhúinteoir agus ina chumarsáid den scoth, ba é sin Richard P. Feynman [1]. Cuimsíonn a oidhreacht eolaíoch ranníocaíochtaí réabhlóideacha le teoiric réimse chandamach agus leictreodinimic, ag cumadh na léaráidí Feynman a úsáidtear go forleathan, nó teoiric Héiliam sár-sreabhach [2]. D'oibrigh sé fiú ar thionscadal Manhattan go luath ina shlí bheatha agus cosúil le go leor daoine mór le rá, ghlac sé greim ar dhomhantarraingt chandamach [3]. Bhí aithne air mar mhúinteoir den scoth, le scil iontach oideolaíoch, agus tá a thaispeántas BBC Fun to Imagine fós spreagúil do dhuine ar bith a fhéachann ar a chúpla eipeasóid [4,5]. Bhí sé i ndáiríre ar cheann de na fisiceoirí ba mhó sa ré iar-WW2.

Ba é ceann de na rudaí a rinne sé, nach ndéantar dearmad air go minic, ná na chéad chéimeanna den ríomhaireacht chandamach. I léacht dar teideal Insamhladh Fisice le Ríomhairí, labhair an tOllamh Feynman faoin bhfáth go bhfuil ríomhairí ag teastáil ó fhisiceoirí, agus na rudaí a theastaíonn uathu ó na gairis seo [6].

Is minic a úsáideann fisiceoirí, agus eolaithe i gcoitinne, ríomhairí le haghaidh insamhaltaí. Uaireanta ní bhíonn córas ar leith inrochtana sa tsaotharlann, nó ba mhaith leat tuiscint a fháil ar an gcaoi a n-iompraíonn sé trí fhéachaint ar a dhlíthe fisiciúla rialaithe roimh do thurgnamh. Tugann sé seo le tuiscint go leor matamaitice. Tá ríomhairí i bhfad níos fearr agus níos gasta ná daoine maidir le líon na ríomhanna a theastaíonn. Chuir Feynman an cheist seo a leanas: an féidir le ríomhaire clasaiceach, uilíoch aon chóras fisiceach a insamhail? Agus go háirithe, cad faoi chórais chandamach?

Mar is gnách i meicnic chandamach, tagann na fadhbanna anseo chun cinn mar gheall ar phrionsabal an superposition [7]. Go hachomair, is féidir le córais chandamach cosúil le leictreoin nó fótóin a bheith ann i bhforshuíomh na stát inbhraite a d’fhéadfadh a bheith acu roimh thomhas. Mar shampla, samhlaigh leictreon ar chúis ar bith nach gceadaítear dó a fheiceáil ach ag dhá phointe A agus B. Luaitear go géar, is féidir leis an leictreon a bheith ag A nó B, nó i stát a insíonn duit gur féidir é a bheith ag A nó B leis dóchúlachtaí tugtha. Má dhéanann tú iarracht a thomhas an bhfuil an leictreon, casann sé suas ag ceann amháin den dá phointe, cé nach raibh sé ag ceachtar acu, nó ag an dá cheann ag an am céanna, sula ndearna tú an tomhas [8].

Céard a chiallaíonn sé seo don ríomhaireacht áfach? Bhuel, má tá tú chun gluaisne ár múnla bréagán leictreon a insamhail, beidh ort súil a choinneáil i gcónaí ar an dá dhóchúlacht. Ní cosúil go bhfuil sé sin ró-dhona, ach déanaimis machnamh ar chórais ilcháithníní. Maidir le dhá leictreon, bheadh ​​ort súil a choinneáil ar an dóchúlacht go mbeadh siad araon ag A, ag B, ceann ag A agus ceann ag B, nó a mhalairt (ag labhairt go docht, tá rudaí níos casta ná sin, mar atá corpraithe ag prionsabal Pauli, ach sin scéal do lá eile). Is é sin ceithre dhóchúlacht a rianú. Maidir le trí leictreon, bheadh ​​orainn ocht a rianú. Maidir le ceithre leictreon, 16. Maidir le 10 leictreon, bheadh ​​orainn 1024 a rianú agus 2048, dóchúlacht 1048576 san iomlán. Maidir le córais fhisiciúla réalaíocha, atá comhdhéanta de na milliúin leictreon, éiríonn sé seo as láimh go tapa.

Maidir le ríomhairí clasaiceacha, tá na riachtanais chuimhne maidir leis na ríomhanna seo an iomarca. Éiríonn fíor-insamhalta na gcóras fisiceach dosháraithe. Seo an áit ar thosaigh an spéis i ríomhairí chandamach ag fás [9]. Is féidir le córais chandamach, cosúil le coirnéil, na dóchúlachtaí seo a rianú toisc go bhfuil sé de chineál orthu é sin a dhéanamh! D’fhéadfá, go teoiriciúil, córas chandamach go leor cáithníní a insamhail leis an oiread cáithníní chandamach, in ionad an líon dochreidte níos mó de ghiotáin chlasaiceacha a bheadh ​​uait an rud céanna a dhéanamh ar ghnáth ríomhaire. D’fhéadfá an fhisic a ionchódú in oibríochtaí ar na coirnéil, cosúil le ciorcaid gheataí loighic a úsáid ar ghiotáin [10]. Is cinnte go raibh an tOllamh Feynman ar rud éigin!

Ní raibh aon rún ag na fisiceoirí cáithníní ag CERN bunobair an Idirlín nó luasairí míochaine a leagan síos [11, 12]. Ní raibh uathu ach cáithníní a bhriseadh isteach lena chéile chun a fháil amach cad as a ndearnadh iad. Ach mar a tharlaíonn go minic, críochnaíonn riachtanais na heolaíochta bunúsaí tionscadail nua spéisiúla don chine daonna a sceitheadh. Ar an gcaoi chéanna, tá an spéis sa lá atá inniu ann i ríomhairí chandamach méadaithe i bhfad níos mó ná riachtanais insamhalta fisiceoirí. Sa lá atá inniu féachaimid orthu chun a n-acmhainneacht a bheith i bhfad níos gasta ná ríomhairí clasaiceacha, chun Idirlíon nua agus prótacail slándála nua a chur i bhfeidhm [13]. Mar a tharlaíonn go minic áfach, ní raibh sa smaoineamh iontach seo ach rud beag a bhí le feiceáil i gceann duine (nó cúpla duine) d’eolaithe móra an ama a chuaigh thart, gan ach fás gan tomhas. Táim cinnte go bhfuilimid uile buíoch as sin.

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Richard_Feynman

[2] Richard Feynman, Ralph Leighton (ranníocóir), Edward Hutchings (eagarthóir), Cinnte go bhfuil tú ag magadh, an tUasal Feynman!: Eachtraí le Carachtar Aisteach, 1985, WW Norton, ISBN 0–393–01921–7

[3] https://blogs.umass.edu/grqft/files/2014/11/Feynman-gravitation.pdf

[4] https://www.fractuslearning.com/2017/01/23/richard-feynman-education/

[5] http://www.bbc.co.uk/archive/feynman/

[6] https://people.eecs.berkeley.edu/~christos/classics/Feynman.pdf

[7] https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_superposition

[8] https://en.wikipedia.org/wiki/Wave_function_collapse

[9] https://web.archive.org/web/20150315071736/http://www.xootic.nl/magazine/jul-2003/west.pdf

[10] Michael A. Nielsen agus Isaac L. Chuang, Ríomh Quantum agus Faisnéis Quantum: Eagrán 10 Bliain (10ú eag.)., 2011, Cambridge University Press, ISBN 13: 9781107002173.

[11] https://home.cern/about/updates/2013/03/ps1-million-engineering-prize-honours-web-pioneers

[12] https://home.cern/about/updates/2013/04/accelerators-medicine

[13] https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing#Potential

Maidir le Quantum1net:

Bunaíodh Quantum1Net in 2017 chun an domhan a ullmhú le haghaidh ardú na ríomhaireachta chandamach. Le foireann idirnáisiúnta, fiche nó tríocha bliain d’eispéireas comhcheangailte tionscail agus a theicneolaíocht uathúil QEKG, soláthróidh Quantum1Net slándáil chandamach chun sábháilteacht idirbhearta digiteacha agus cumarsáide a chinntiú ar feadh na mblianta atá le teacht. Chun tuilleadh a fháil amach faoi Quantum1Net, tabhair cuairt ar http://quantum1net.com.