How To Make a Quantum Bit Veritasium Thai Spanish

How To Make a Quantum BitYouTube↗ IA↗(long shot)
Education 1.4M views 33.3K likes 424 dislikes 23 Jul 2013 Show Contributors 4

Veritasium 20.8M subscribers United States YouTube↗

Contributed subtitles

Spanish Dr. Jeff

Ran Shemer

Rodrigo Valenzuela Shawcroft

Thai Umnouy Ponsukcharoen

เพื่อหาตัวประกอบเฉพาะของเลข 2048 บิต คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิคต้องใช้เวลา

A una computadora clásica le tomaría millones de años poder encontrar los factores primos de un

เป็นล้านปี ควอนตัมคอมพิวเตอร์ทำได้ แค่ไม่กี่นาที และนั่นเป็นเพราะควอนตัม

número de 2048 bits, mientras que a una computadora cuántica le tomaría minutos. Eso es porque una computadora

คอมพิวเตอร์สร้างขึ้นจากคิวบิต อุปกรณ์เหล่านี้ ใช้ประโยชน์จากการซ้อนทับทางควอนตัม

cuántica está construida en "qubits"("quantum bits" en inglés). Esos aparatos toman ventaja de la superposición cuántica

เพื่อลดจำนวนขั้นที่ใช้คำนวณ

para reducir el número de pasos requeridos para completar la computación.

แต่คุณจะสร้างคิวบิตจริงๆ ได้อย่างไร และคุณจะอ่านหรือเขียนข้อมูลจากมัน

¿Pero cómo haces realmente un "qubit" en práctica y cómo lees y escribes

ได้อย่างไร?

información en ello?

ผมพบกับนักวิจัยที่กำลังใช้อิเล็กตรอน ตัวนอกสุดของอะตอมฟอสฟอรัส

Me reuní con investigadores que usan el electrón más externo de un átomo de fósforo

เป็นคิวบิต อะตอมฟอสฟอรัสตัวเดียว ฝังอยู่ในผลึกคริสตัวติดกับ

como un "qubit". Este solitario átomo de fósforo es incrustado en un cristal de silicón justo al lado de

ทรานซิสเตอร์จิ๋ว ทีนี้ อิเล็กตรอนมี คู่ขั้วแม่เหล็กเรียกว่าสปิน และมันมี

un transitor minúsculo. Ahora, el electrón tiene un dipolo magnético llamado "espín", que tiene

การวางตัวได้สองแบบ ขึ้นหรือลง ซึ่งเหมือนกับ 1 กับ 0 แบบคลาสสิค ทีนี้ เวลาแยก

2 orientaciones: Arriba o abajo, las cuales son como el clásico 1 y 0. Ahora, para diferenciar

สถานะพลังงานของอิเล็กตรอน ว่ามัน มีสปินขึ้น หรือสปินลงเมื่อไหร่ คุณต้องใช้

el estado energético del electrón cuando está en "spin arriba" o en "spin abajo", necesitarás aplicar

สนามแม่เหล็กที่เข้มมาก

un campo magnético fuerte.

>> เวลาทำ เราใช้แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดคือ

>> Y para hacerlo usamos un magneto superconductor. Éste es un gran

ขดลวดโซลินอยด์ขนาดใหญ่ มันเป็นขดสาย ตัวนำยิ่งยวด อยู่ในภาชนะ

solenoide. Es una bobina de alambre súper conductivo que se está dentro de ese recipiente que

ที่มีฮีเลียมเหลวอยู่เต็ม >> ทีนี้อิเล็กตรอนจะวางตัว

está lleno de helio líquido. Así que ahora el electrón se alineará con su

ให้สปินชี้ลง นั่นคือสถานะพลังงานต่ำสุด มันต้องใช้พลังงานเพื่อ

espín apuntando hacia arriba. Ese es el estado energético más bajo, y requeriría algo de energía ponerlo

ให้มันอยู่ในสถานะขึ้น พลังงานจริงๆ แล้ว ไม่มากนัก และถ้ามันอยู่ที่อุณหภูมิห้อง

en su estado de "spin arriba", pero en realidad no tanta energía, y si estuviera a temperatura ambiente

พลังงานจะมีพลังงานความร้อนมากจน มันกระดอนไปมาระหว่างสปิน

el electrón tendría tanta energía térmica que estaría constantemente alternando

ขึ้นกับสปินลง คุณจึงต้องให้ ทำให้อุปกรณ์ทั้งหมดเย็นลงเหลือแค่

su espín, entre espín arriba y espín abajo y al revés. Así que necesitas enfriar todo el aparato a sólo

สองถึงสามในร้อยองศาเหนือศูนย์สมบูรณ์ อย่างนั้นคุณถึงจะรู้ว่าอิเล็กตรอน

unos centésimos de grado arriba del cero absoluto. De esa manera sabes que el electrón

จะมีสปินลงแน่นอน >> พลังงานความร้อนรอบข้าง

estará definitivamente en espín abajo. >>No hay energía térmica suficiente en los

จะไม่สามารถพลิกมันไปได้

alrededores para voltearlo hacia arriba.

>> ทีนี้ ถ้าคุณอยากเขียนข้อมูลลงบนคิวบิต คุณก็ทำให้อิเล็กตรอนอยู่ใน

<< Ahora, si quieres escribir información en el qubit, puedes poner el electrón en el estado

สถานะสปินขึ้น โดยการยิงคลื่นไมโครเวฟ แต่ห้วงคลื่นนั้นต้อง

espín arriba bombardeándolo con un pulso de microondas. Pero ese pulso tiene que tener

มีความถี่เฉพาะ และความถี่เฉพาะนั้นขึ้นอยู่ กับสนามแม่เหล็กที่อิเล็กตรอน

una frecuencia específica, y esa frecuencia depende del campo magnético en el que el electrón

นั่งอยู่

permanece.

>> สิ่งที่คุณเห็นตรงนี้ คือความถี่ ที่เกิดจากแหล่งคลื่นไม่โครเวฟ

<<Así que lo que ves aquí es la frecuencia que está siendo producida por esta fuente de microondas

มันอยู่ 45.021 กิกะเฮิร์ตซ์ ที่สนามแม่เหล็ก ที่เราสร้างอยู่ กำลังสั่นพ้อง

y es de 45.021 Gigahertz, que en el campo magnético que estamos aplicando es la frecuencia de resonancia del electrón

กับความถี่ของอิเล็กตรอน

al que se la estamos aplicando.

>> อิเล็กตรอนก็เหมือนกับวิทยุ ที่จูนกับคลื่นสถานีเดียว

>> Así que el electrón es como una radio, la cual se puede sintonizar una sola estación,

และเมื่อสถานีนั้นปล่อยสัญญาณ อิเล็กตรอนก็ถูกกระตุ้นและเปลี่ยน

y cuando la estación está transmitiendo, el electrón se excita y se pasa al

เป็นสถานะสปินขึ้น

estado espín arriba

>> แต่คุณหยุดเมื่อไหร่ก็ได้ ถ้าคุณทำให้มันหมุน และหยุดห้วงคลื่น

<< Pero puedes parar en cualquier punto. Así que si sólo haces una nueva cinta y detienes el pulso en un

ณ จุดเฉพาะจุดหนึ่ง สิ่งที่คุณได้ คือการซ้อนทับทางควอนตัมระหว่าง

punto específico, lo que creaste es una superposición cuántica especial de

สถานะสปินขึ้นกับสปินลง ด้วยเฟส ระหว่างการซ้อนทับสองอัน

los estados espín arriba y espín abajo con una fase específica entre las dos superposiciones.

>> แล้วคุณอ่านข้อมูลได้อย่างไร คุณใช้ ทรานซิสเตอร์ที่อะตอม

<< ¿Y cómo leerías esa información? Bueno, usas el transistor al cual el átomo de fósforo

ฟอสฟอรัสนี้ฝังอยู่

está adherido.

>> สปินลงมีพลังงานต่ำกว่า และสปินขึ้นมีพลังงานสูงกว่า

<< El espín abajo tiene la menor energía, y el espín arriba tiene la mayor energía.

ทีนี้ ในทรานซิสเตอร์นี้ มันมี อิเล็กตรอนอยู่มากมาย

Ahora en este transistor hay, en efecto, un pequeño haz de electrones. Este haz

อิเล็กตรอนกลุ่มนี้ เติมเต็มขึ้นมาถึงค่านี้ แกนตั้งนี้คือพลังงาน

de electrones se llena hasta cierto eje. El eje vertical aquí es energía, y

และตรงนี้เรามีอิเล็กตรอนทั้งหมดนี้ เรียงแถวในชั้นพลังงาน เหมือนอิเล็กตรอน

aquí tenemos todos esos electrones que se alinean en energía así como los electrones

ในชั้นต่างๆ ของอะตอม ทีนี้ ถ้าอิเล็กตรอน ชี้ขึ้น มันก็กระโดดไปยังทรานซิสเตอร์ได้

en las capas de un átomo. Ahora, si el electrón apunta hacia arriba, puede transportarse hacia el transistor,

ใช่ เพราะมันมีพลังงานมากกว่าตัวอื่นๆ

¿verdad? porque tiene más energía que los demás.

มันจะทิ้งฟอสฟอรัสเปลือยเปล่าที่มีประจุไฟฟ้า จริงไหม? ฟอสฟอรัส

Deja atrás la carga nuclear desnuda del fósforo, ¿no? El fósforo tiene

มีประจุบวกในนิวเคลียสมากกว่าหนึ่งตัว เทียบกับซิลิกอน โดยทั่วไปมันเป็นกลาง

una carga positiva más en el núcleo comparada con el silicón, pero normalmente es neutralizada

ด้วยอิเล็กตรอนอีกตัว สองอย่างเลยหักล้างกัน แต่ถ้าคุณเอาอิเล็กตรอนออกไป

por el electrón extra, así que ambas cosas se cancelan. Pero si quitas el electrón, entonces

ฟอสฟอรัสจะมีประจุบวก มันเหมือนกับคุณมีศักย์ไฟฟ้าเป็นบวก

el fósforo tiene una carga positiva, así que es como si tuvieras un voltaje positivo, un

ศักย์เป็นบวกกระทำต่อเกตนี้มากขึ้น มันไม่ได้มาจากเกต

voltaje más positivo aplicado a esta puerta. No viene de esta puerta, viene

มันมาจากอะตอม แต่มันดูเหมือนกัน มันก็แค่ศักย์ไฟฟ้าเป็นบวก

del átomo, pero es lo mismo. Es sólo un voltaje positivo.

>> มันเหมือนกับทรานซิสเตอร์ถูกสั่งงาน คุณจะเห็นห้วงกระแส

>> Es como si el transistor hubiese sido más prendido, así que ves un pulso de corriente

ที่แสดงว่าอิเล็กตรอนอยู่ในสถานะสปินขึ้น

que indica que el electrón estuvo en el estado espín arriba.

>> ในการวัดเฟส ถ้าคุณเห็นกระแสเป็น ยอดแหลมอย่างนี้ มันเป็นเพราะ

<< En esta fase de medición, si encuentras una de esos picos de corriente, se debe a

คุณมีอิเล็กตรอนสปินขึ้น มันจึงจับ เหตุการณ์สปินขึ้นหรือสปินลงได้

que tuviste un electrón en espín arriba. Así que puedes jugar a ver si es un evento de espín arriba o espín abajo.

เห็นไหม มันไม่มีกระแสตรงนี้ นี่คือ สปินลง ลองใหม่ สปิน

¿Ven? Hubo corriente aquí, por lo que fue un electrón de espín abajo. Intentémoslo de nuevo... otro electrón

ลง สปินลง

espín abajo... Espín arriba

>> ทีนี้ นักวิจัยเหล่านี้ไปไกลกว่าการใช้ นิวเคลียสของฟอสฟอรัส

>> Ahora, esos investigadores han ido más lejos usando el núcleo del átomo de

เป็นคิวบิตแล้ว นิวคลียสก็มีสปินเหมือน อิเล็กตรอน ถึงแม้จะอ่อนกว่า 2000 เท่า

fósforo como un qubit. Como un electrón, el núcleo tiene espín, pero es 2000 veces más débil

เทียบกับสปินของอิเล็กตรอน คุณยังเขียน ข้อมูลได้โดยใช้การแผ่คลื่น

que el espín del electrón. Pero todavía puedes escribir sobre él de la misma manera usando radiación

แม่เหล็กไฟฟ้า มันแค่ต้องมีความยาวคลื่น มากขึ้นและห้วงคลื่นนานขึ้น เพื่อให้สปิน

electromagnética. Sólo requiere ser una longitud de onda menor y un pulso más largo para hacer que el espín

พลิกไป

cambie.

>> เพราะมันเล็กมาก สนามเแม่เหล็กจึงต้อง อ่อนและแยกจาก

<< Debido a que es tan pequeño, tan débilmente magnético y tan perfectamente aislado del resto del

โลกภายนอก มันเป็นคิวบิตที่มีอายุยืนมาก

mundo, es un qubit que vive por mucho tiempo.

>> แต่คุณจะอ่านสปินของนิวเคลียส ได้อย่างไร? คุณใช้อิเล็กตรอน นึกดู

>> ¿Pero cómo lees el espín del núcleo? Bueno, usas el electrón. Recuerda

ความถี่ของอิเล็กตรอน มันจะตอบสนอง ขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กที่

que la frecuencia del electrón a la que éste responde depende del campo magnético con el

มันนั่งอยู่

cual interactúa.

สนามแม่เหล็ก คือสนามแม่เหล็กภายนอก ที่สร้างจากแม่เหล็ก

<< Así que ese campo magnético es el campo magnético externo que es producido por el magneto

ตัวนำยิ่งยวด แต่ยังมีสนามแม่เหล็กที่ ออกมาจากนิวเคลียสด้วย

superconductor, pero también hay un campo magnético interno que proviene del núcleo, pero

แต่สนามแม่เหล็กภายในมีสองทิศ จริงไหม? นิวเคลียสชี้

ese campo magnético interno puede tener dos direcciones, ¿no? El núcleo puede apuntar

ขึ้นหรือลงก็ได้ มันหมายความว่า มีความถี่สองค่าที่อิเล็กตรอน

por sí mismo hacia arriba o hacia abajo. Esto significa que hay dos frecuencias a las cuales el electrón

ตอบสนองได้ ขึ้นอยู่กับทิศของนิวเคลียส

puede responder, dependiendo de la dirección del núcleo.

>> นิวเคลียสทำตัวเหมือนกับตัวเลือกเล็กๆ มันบอกอิเล็กตรอนว่า

>> Entonces el núcleo en realidad actúa como un pequeño selector. Básicamente, le dice al electrón

มันควรฟังสถานีวิทยุไหน

qué estación de radio puede escuchar.

สิ่งที่คุณกำลังดูอยู่ตอนนี้ คือการทดลองที่เรา พลิกนิวเคลียสทุกๆ

<< Así que lo que estás viendo ahora es un experimento donde de hecho volteamos el núcleo cada 5

5 วินาที ทุก 5 วินาทีคุณจะเห็นว่า อิเล็กตรอนตอบสนองเสมอ เพราะ

segundos. Así que por 5 segundos verás que el electrón siempre responde, porque

นิวเคลียสอยู่ที่ในทิศที่ถูกต้อง เพื่อให้อิเล็กตรอนตอบสนองกับความถี่

el núcleo siempre está en la dirección correcta para hacer que el electrón responda a la frecuencia

ที่เราให้กับอิเล็กตรอน แล้วอีก 5 วินาทีต่อมา อิเล็กตรอนจะ

que le aplicamos al electrón. Y durante los otros 5 segundos, el electrón no

ไม่ตอบสนอง เพราะเราพลิกนิวเคลียส ไปคนละทิศแล้ว

responderá debido a que hemos volteado el núcleo hacia el otro lado.

ดูนะ เห็นไหม?

Ahora mira, ¿ves?

>> ในช่วงเวลานี้ นิวเคลียสถูกพลิกลง

>> Así que en éste periodo de tiempo el núcleo ha sido volteado hacia abajo.

>> ใช่

<< Sí.

>> และตอนนี้ หลังจาก 5 วินาที มันจะพลิกขึ้น แล้ว --

>> Y ahora después de 5 segundos volteará hacia arriba y...

>> ใช่ เห็นไหม?

<< Sí, ¿lo ves?

>> แล้วอิเล็กตรอนก็เริ่มตอบสนอง

>> ¡Y el electrón empieza a responder!

>> ใช่ คุณกำลังดูหน้าจอออสซิโลสโคป ตามเวลาจริง วัด

<< Sí. Así que estás viendo en tiempo real a través de la pantalla del osciloscopio la medición de la

ทิศของนิวเคลียสตัวเดิม และเราพลิก มันได้ตามใจทุกๆ 5 วินาที

dirección de un sólo núcleo y nuestra habilidad de voltearlo cada cinco segundos.

>> สปินของนิวเคลียสตัวเดียว

>> El espín del único núcleo.

>> นิวเคลียส

<< Núcleo.

>> ทีนี้ เนื่องจากทุกอย่างไวต่อ สนามแม่เหล็กมาก คุณต้องแน่ใจ

>> Ahora, debido a que todo esto depende tan delicadamente en campos magnéticos, tienes que estar seguro

ว่าคุณกำจัดสปินทั้งหมดจากผลึกคริสตัล แต่โชคร้าย ซิลิกอนตามธรรมชาติมี

de eliminar todo el espín del cristal de silicón. Pero, desafortunadamente, el silicón natural contiene

ไอโซโทปซิลิกอน 29 ประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์ และพวกมันมีสปิน

alrededor de 5% del isótopo Silicón 29, el cual tiene espín.

>> แต่ ในความเป็นจริง ความงามของซิลิคอน คือมันมีไอโซโทปชื่อว่า ซิลิกอน 28

<< Pero de hecho la belleza del silicón es que contiene este isótopo llamado silicón 28,

ที่ไม่มีสปินนิวเคลียส สปินนิวเคลียสเป็นศูนย์ มันจึงเป็นอะตอมที่ไม่มีภาวะแม่เหล็กเลย

el cual no tiene espín nuclear. El espín nuclear es cero, por lo que es un átomo completamente

no-magnético.

>> แต่เราจะหาผลึกบริสุทธิ์ที่มีแต่ ซิลิกอน 28 ได้อย่างไร? โอ้ เดี๋ยวก่อน

>> ¿Pero de dónde sacarás un cristal puro de silicón 28? Oh, espera.

>> ผลึกไอโซโทปซิลิกอน 28 บริสุทธิ์พวกนี้ ผลิตขึ้นด้วยเหตุผล

<< Estos cristales de silicón 28 isotópicamente purificados son producidos de todas maneras para un propósito

ที่ไม่เกี่ยวกับควอนตัมคอมพิวเตอร์มาก่อนแล้ว มันผลิตขึ้นเพื่อใช้นิยามกิโลกรัมใหม่

completamente diferente al de la computación cuántica. Son producidos para redefinir el kilogramo

ในโครงการอโวกาโดร

a través del Proyecto Avogadro.

>> เศษเหลือจากทรงกลมซิลิอนนั้น ถูกนำมาใช้เป็นบ้านให้คิวบิต

>> Así que esos cortes de aquella esfera de silicón están siendo usadas de hecho como casa de los qubits.

ผมว่ามันน่าอัศจรรย์ ไม่มีอะไรสูญเปล่าในวิทยาศาสตร์

Yo creo que eso es increíble. ¡No hay desechos en esta ciencia!

หวัดดี ว่าไง Veritasium ตอนนี้ สนับสนุนโดย Audible.com ผู้บริการ

Hola. Este episodio de Veritasium fue apoyado por Audible.com, un proveedor líder

หนังสือเสียงมากกว่า 100,000 เรื่องทั้ง นิยาย สารคดี และนิตยสาร ตอนนี้

de audio-libros con más de 100,000 títulos en ficción, no-ficción y publicaciones periódicas.

ผมกำลังออกเดินทางขับรถเที่ยวข้ามอเมริกา และผมเอาหนังสือของ Nate Silver

Hoy saldré de viaje a través de los Estados Unidos, y traeré conmigo el libro de Nate Silver:

ชื่อ The Signal and the Noise: Why so many predictions fail, but some don't. ไปด้วย

"La Señal y el Ruido: Por qué tantas predicciones fallan, pero algunas no". Ahora, sí

ถ้าคุณอยากฟังไปกับผม คุณสามารถดาวน์โหลด ได้ฟรีโดยไปที่ Audible.com/Veritasium

quieres escucharlo conmigo, puedes descargarlo gratis yendo a Audible.com/Veritasium

หรือคุณดาวน์โหลดหนังสือเล่มอื่นที่ชอบ ทดลองได้ฟรีเป็นเวลาหนึ่งเดือน

o puedes descargar cualquier otro libro que quieras gratis con una versión de prueba por un mes.

ผมอยากขอบคุณ Audible.com ที่สนับสนุน Veritasium และขอบคุณที่ดูด้วยครับ

Así que quiero agradecer a Audible.com por apoyar a Veritasium y quiero agradecerte por ver este video.