hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
فوتون تطور تاريخي
إن نظرية الموجة لماكسويل، مع ذلك،  لا تحسب حسابًا لجميع خصائص الضوء. تتنبأ نظرية ماكسويل بأن طاقة موجة الضوء تعتمد فقط على شدتها، ليس على ترددها، على الرغم من أن أنواع عديدة من التجارب المستقلة تظهر أن الطاقة الممنوحة بالضوء للذرات تعتمد على تردد الضوء فقط وليس شدته. على سبيل المثال، بعض التفاعلات الكيميائية يتم إثارتها فقط عن طريق ضوء بتردد أعلى من حد معين. إذا كان هذا الضوء ذا تردد أقل فمهما بلغت شدته لا يحفز التفاعل. بالمثل، بالإمكان نزع الكترونات من صفيحة معدنية بتسليط ضوء ذي تردد عالي بقدر كاف عليها (تأثير كهروضوئي)؛ تتعلق طاقة الالكترونات المنتزعة بتردد الضوء فقط، وليس الشدة.
فوتون تطور تاريخي
يمكن تلخيص أبرز الأحداث التاريخية في اكتشاف الفوتون كما يلي:
1905: العالم الفيزيائي ألبرت أينشتاين توصل إلى أن طاقة الفوتون تعتمد على طولها الموجي أو ترددها؛ فمثلًا فوتون الضوء البنفسجي له طاقة أعلى من فوتون الضوء الأحمر لأن الضوء البنفسجي له تردد أعلى مما للضوء الأحمر.
1922: العالم الفيزيائي آرثر كومبتون وحسب اكتشافه المعروف بتأثير كومبتون هو دليل قوي على أن الفوتونات هي في الواقع جسيمات فعندما تصطدم فوتونات الأشعة السينية مع الإلكترونات ينحرف كلا الجسيمين عن ممرهما المبدئي ويعطي فوتون الأشعة السينية بعض طاقته للإلكترون؛ ونتيجة لذلك يسقط فوتون الأشعة السينية على تردد أقل.
فوتون الفوتون في الفراغ
يتحرك الفوتون في الفراغ بسرعة الضوء 299792458 متر/ثانية وسرعته ثابته لا تتغير إلا إذا دخل وسطًا آخر مثل الزجاج.
وبصفته كمية طاقة تعتمد طاقته  على ثابت بلانك  وتعطى بالعلاقة:
ونعطي هنا مثالًا عدديًا لفوتون معهود من الفوتونات الضوئية:
فإذا كان التردد الزاوي: (في الثانية) ω = 1,520 · 1015
وهذه طاقة شعاع ضوء في منطقة طيف الأشعة تحت الحمراء.
كما يمكن حساب طاقة الفوتون بمعرفة طول موجته، من المعادلة:
فإذا كانت طول موجة الفوتون تساوي= 1,240 ميكرومتر فهي تساوي 1240 نانومتر
وللمقارنة فإن شعاع ضوء ذو طول موجة 620 نانومتر يكون لونه برتقالي، وبالتالي تكون طاقته = 2 إلكترون فولت.
والفوتون يتحرك باستمرار بسرعة الضوء ولا يوجد في حالة سكون، لذلك فله كمية حركة  وهي تعطى بالعلاقة التالية الناتجة عن ميكانيكا الكم:
فوتون كيف ينشأ الفوتون
ينشأ الفوتون الضوئي في الغلاف الذري الإلكتروني عندما تتأثر الذرة بفعل الحرارة مثلًا ويصبح أحد الإلكترونات في مستوى طاقة للذرة عال، ولا يستطيع الإلكترون البقاء في ذلك المستوى فسرعان ما يقفز إلى مستوى طاقة سفلي ويطلق فارق الطاقة في هيئة فوتون (شعاع ضوء) له تردد محدد أو ذي طول موجة محددة.
فذرة الصوديوم على سبيل المثال تطلق عند الإثارة شعاعي ضوء تبلغ طول موجتهما 589 نانومتر و 590 نانومتر. ويقع هذان الشعاعان في منطقة اللون الأصفر للطيف، هذان الشعاعان هما فوتونان.
وطيف الزئبق يصدر خطين من الفوتونات طول موجتيهما 579 و 577 نانومتر يقعان في منطقة الضوء الأصفر وخط ثالث ذو طول موجة 546 نانومتر وهذا يقع في منطقة الضوء الأخضر.
وكل من هذه الفوتونات ينشأ عندما يقفز أحد الإلكترونات من مستوى للطاقة عال إلى مستوى منخفض. وتصل طاقة هذه الفوتونات بين 0.5 و 0.6 إلكترون فولت (أي أقل من 1 إلكترون فولت).
فوتون كيف ينشأ الفوتون
وبصفة عامة فالفوتونات عبارة عن أشعة كهرومغناطيسية، بعضها يمكن رؤيته وينتمي إلى أشعة الضوء المرئي، والبعض الآخر يمكن أن يظهر في هيئة شعاع من الأشعة السينية ذات الطاقة العالية وبالتالي فلها درجة نفاذ عالية. وتنشأ الأشعة السينية عندما يقفز إلكترون من مستوى عال في الذرة إلى مكان شاغر في الذرة بالقرب من النواة. فيكون فرق طاقتي المستويين بالغًا ويصل إلى عدة مئات إلكترون فولت.
وهناك نوع من الفوتونات ذو طاقة عالية جدًا تبلغ عدة ملايين إلكترون فولت مثل أشعة غاما. هذه الفوتونات لا تنشأ في الغلاف الذري للعناصر، وإنما تصدر من نواة الذرة.
فوتون التسمية
في عام 1900م كان ماكس بلانك يعمل على مسألة إشعاع الجسم الأسود، وتوصل إلى أن الطاقة في الأمواج الكهرومغناطيسية لا يُمكن أن تنتشر إلا على شكل «حزم صغيرة» من الطاقة، أطلق عليها «الكموم» (جمع كم). لاحقًا وفي عام 1905م ذهب ألبرت آينشتاين إلى أبعد من ذلك حين قال أن الأمواج الكهرومغناطيسية لا يُمكن أن توجد إلا على شكل حزم طاقة. وقد أطلق عليها اسماً مشابهاً وهو «كموم الضوء». أما كلمة «فوتون» فقد اشتقت من الكلمة الإغريقية "φως" (فوس) والتي تعني «ضوء». وقد كان من ابتكر الكلمة هو الفيزيائي غلبرت لويس في عام 1926، والذي نشر نظرية تخمينية -غير تجريبية– حول أن «الفوتونات لا تستحدث ولا تفنى». وبالرغم من أن نظرية لويس لم تلاقِ قبولاً لتعارضها مع العديد من التجارب العلمية، إلا أن معظم الفيزيائيين استخدموا «فوتونه» الجديد مباشرة بعد طرح النظرية. حسب إسحاق أسيموف،  آرثر كومبتون هو من عرّف «كموم الطاقة» بأنها «فوتونات» في عام 1923.
فوتون التسمية
وعادة ما يُشار في الفيزياء إلى الفوتون برمز "γ" (الحرف الإغريقي «غاما»). وربما استخدم هذا الرمز تيمّناً بأشعة غاما (والتي اكتشفها وأسماها الفيزيائي «باول فيلارد» في عام 1990) لأنه تبيّن أنها من الأمواج الكهرومغناطيسية في عام 1914. في الكيمياء والهندسة البصرية يُرمز للفوتونات عادة بالرمز "hν"، حيث أن "h" هو ثابت بلانك و"ν" هو حرف إغريقي يدل على تردد الموجات. ويوجد رمز أقل شيوعاً هو "hf" حيث "f" اختصار للكلمة الإنجليزية "frequency" والتي تعني تردد.
فوتون الخصائص الفيزيائية
الفوتون عديم الكتلة (انظر أدناه) والشحنة الكهربائية ولا يضمحل في الفضاء الخالي. الفوتون هو البوزون الحامل للقوة الكهرومغناطيسية، ونظريًا كل الأعداد الكمية الأخرى للفوتون (مثل عدد الباريون والأعداد الكمية للنكهة) هي صفر
العلاقة بين طاقة وزخم حركة الفوتون هي "E = pc"، حيث أن "E" هي الطاقة و"p" هي مقدار متجه زخم الحركة و"c" هي سرعة الضوء. طاقة وزخم حركة الفوتون يعتمدان فقط إما على تردده (ν) أو بشكل مساو على طوله الموجي (λ):
حيث أن "K" هو «متجه الموجة» و"ω" هو التردد الزاوي و"ħ" هو ثابت بلانك.
وأيضًا يملك الفوتون دورانًا مغزليًا لا يعتمد على تردده. ومقدار دورانه هو
يُعتقد حالياً أن الفوتون عديم الكتلة السكونية  تمامًا (كتلته السكونية ليست قليلة جدًا بل هي لا شيء). في الواقع التعبير الشائع عن "c" بأنها سرعة تحرك الضوء هو خطأ،  بل هي ثابت طبيعي يُمثل الحد الأقصى للسرعة التي يُمكن لأي جسم التحرك بها نظريًا في الزمكان. وهكذا فيمكن ان تمثل سرعة الأمواج في الزمكان (أمواج الجاذبية والجاذبية)، لكنها ليست سرعة الفوتونات في الفراغ تحديدًا.
فوتون الاعتراضات الأولية
تم التحقق من تنبؤات أينشتاين عام 1905 تجريبياً بطرق عدة خلال العقدين الأولين من القرن العشرين. قبل تجربة كومبتون (تأثير كومبتون) التي أثبتت أن الفوتونات حملت زخم حركة متناسب مع رقم الموجة (التردد) كان معظم الفيزيائيين مترددين في الاعتقاد بأن الإشعاع الكهرومغناطيسي قد يكون جسيمي، بدلاً من ذلك كان هناك اعتقاد منتشر بأن تكميم الطاقة ينتج عن بعض القيود الغير معروفة للمادة الماصة والباعثة للإشعاع. تغيرت الآراء بمرور الوقت ويعود التغير بشكل جزئي إلى تجارب مثل تأثير كومبتون، حيث كان من الصعوبة بشدة ألا يعزى التكميم إلى الضوء نفسه لتفسير النتائج الملاحظة.
حتى بعد تأثير كومبتون، قام كل من نيلس بور وهندريك أنتوني كرامرز،  وجون كلارك سلاتر بمحاولة أخيرة للحفاظ على نموذج ماكسويل للحقل الكهرومغناطيسي المستمر للضوء والتي أطلق عليها اسم نظرية BKS نسبة إلى (بوهر-كرامرز-سلاتر) (بالإنجليزية: Bohr-Kramers-Slater)‏ [en]. لإدخال البيانات التي كانت متوفرة وقتها في الحساب، كان لابد من وضع فرضيتين جذريتين:
فوتون الاعتراضات الأولية
يتم الحفاظ على الطاقة وزخم الحركة فقط في المرحلة الوسطى للتفاعل بين المادة والإشعاع وليس في العمليات الابتدائية كالامتصاص والانبعاث. هذا يسمح بالتوفيق بين الطاقة المتغيرة المتقطعة للنواة (القفز بين مستويات الطاقة) والتحرير المستمر للطاقة على هيئة اشعاع.
ومع ذلك،  أظهرت تجارب كومبتون المدققة بأن حفظ الطاقة وزخم الحركة يتم بشكل جيد جداً في العمليات الابتدائية،  وأن اهتزاز الالكترون وتوليد فوتون جديد في تأثير كومبتون يخضع للسبيبة خلال 10 بيكو ثانية. وفقا لذلك أعطى بور وزملاؤه نهاية مشرفة لنموذجهم قدر المستطاع. ومع ذلك ألهم فشل نموذج نظرية بوهر-كرامرز-سلاتر الفيزيائي فيرنر هايزنبيرغ في تطويره لميكانيكا المصفوفات.
فوتون الاعتراضات الأولية
استمر القليل من الفيزيائيين في تطوير النماذج النصف تقليدية والتي تصف الإشعاع الكهرومغناطيسي بأنه غير مكمم وتخضع فيها المادة لقوانين ميكانيكا الكم. بالرغم من أن الأدلة على وجود الفوتونات من التجارب الفيزيائية والكيميائية كانت ساحقة،  فإنها لن تؤخذ نتيجة مطلقة، نظراً لاعتمادها على التفاعل بين الضوء والمادة. ومع ذلك دحضت تمامًا كل النظريات النصف تقليدية المعقدة للمادة في السبعينيات والثمانينيات من القرن العشرين بالتجارب المرتبطة بالفوتون. ومنذ ذلك الحين تم الأخذ بعين الاعتبار نظرية أينشتاين بأن التكميم خاصية للضوء نفسه ليتم إثباتها.
فوتون ملاحظات
ينبغي فهم أنها "بغض النظر عن كمية الشدة" تشير إلى كميات شدتها تحت 1013 W/cm2 تقريبا والتي تبدأ عندها نقطة نظرية التشويش بالانهيار. المثير للاهتمام في موضوع الشدة، والذي يكون للضوء المرئي تقريبا فوق 1014 W/cm2،  يتنبأ الوصف الكلاسيكي للموجة أن الطاقة المكتسبة بواسطة الإلكترونات، تدعى طاقة بنديرو الدافعة. انظر أيضًا . بالمقارنة،  فإن ضوء الشمس ليس سوى 0.1 W/cm2. نسخة محفوظة 11 أكتوبر 2017 على موقع واي باك مشين.
أثبتت نظرية النسبية الخاصة لآينشتاين أن كتلة الأجسام يُمكن أن تزيد في حال تحركت بسرعة قريبة من سرعة الضوء. وعند 86% من سرعة الضوء تتضاعف الكتلة. ولذلك فقد وُلد مصطلحان للتعبير عن الكتلة هما: الكتلة السكونية، وهي كتلة الأجسام عندما تكون ثابتة. والكتلة الحركية، وهي كتلة الأجسام عندما تتحرك بما يقارب سرعة الضوء.
حوسبة كمومية
الحوسبة الكمومية (بالإنجليزية: Quantum Computing) هي وسيلة تعتمد على مبادئ ميكانيكا الكم وظواهره، مثل حالة التراكب الكمي والتشابك الكمي، للقيام بمعالجة البيانات. في الحواسيب التقليدية، تُقاس كمية البيانات بالبت (Bit)؛ أما في الحاسوب الكمي فتُقاس ببتّات كمومية أو "كيوبتات" (QuBit)، وهو اختصار لـ "Quantum bits". المبدأ الأساسي للحوسبة الكمية هو القدرة على الاستفادة من الخواص الكمية للجسيمات لتمثيل البيانات ومعالجتها، إضافةً إلى استخدام قواعد ميكانيكا الكم لبناء وتنفيذ التعليمات والعمليات على هذه البيانات.
حوسبة كمومية التاريخ
منذ ظهور أول حاسوب ميكانيكي عامَ 1941م، حدثت العديد من الاكتشافات والاختراعات الفيزيائية التي غيرت وجه عالم الحواسيب وصنعت منها الأجهزة الحديثة والمتطورة التي نراها اليوم. ومن أهم هذه الاختراعات والاكتشافات الفيزيائية هي: الأنابيب المفرغة، الترانزستورات والدوائر المتكاملة.
تطورت الحواسيب في اتجاهات مختلفة، كما أنها أصبحت صغيرة الحجم، خفيفة الوزن، جميلة المظهر، متطورة وذات كفاءة عالية مقارنةً بالحواسيب القديمة ذات أحجام كبيرة (بحجم الغرفة تقريباً)، واستخدمت تقنية الأنابيب المفرغة الإلكترونية مما أكسبها كفاءة متدنية جدا مقارنةً مع أي حاسوب شخصي في أيامنا هذه.
حوسبة كمومية التاريخ
حاليا تجرى الأبحاث على كلا الجانبين: البرمجيات والمكونات الصلبة للحواسيب. فحتى هذه اللحظة ما زال علينا حمل حواسيب محمولة تزن عدة كيلوغرامات، استخدام لوحة المفاتيح، إعادة تكرار الأوامر والإجابة على أسئلة بسيطة يطرحها الحاسوب. (الشكل 1.2 يظهر حاسوباً تقليدياً من النوع المعروف باسم الحواسيب الشخصية. ولكن معضلات أخرى ما زالت موجودة. مثلاً البنوك، كبرى الشركات، وحتى الحكومات دائماً في حالة قلق من اختراق بياناتها المحوسبة وكسر سريتها، مما يكلفها أمولا طائلة للتشديد من سرية المعلومات، ولكن قراصنة الحاسوب أيضا يتطورون يوما عن يوم. تحليل الأرقام الكبيرة إلى عواملها الأولية يمثل تحدياً آخر لعلماء الرياضيات. فمثلاً لتحليل رقم يتكون من 230 رقماً ستتطلب هذه العملية ملايين السنين عن طريق أحدث الحواسيب الكلاسيكية. حواسيب الكم ربما تمثل حلاً لمثل هذه المعضلات. أو بمعنى آخر نستطيع القول أن حواسيب الكم أعلى كفاءة من الحواسيب الكلاسيكية. إذن؛ ما هي حواسيب الكم؟ كيف تختلف عن الحواسيب الكلاسيكية؟ وما المتوقع منها بالضبط؟
حوسبة كمومية التاريخ
فمثلا، حسابات الأحوال الجوية  وتغيراتها اليومية، ومن ساعة إلى ساعة، تحتاج لبيانات كثيرة جدا تأتي من مختلف البلاد والمناطق، وهي عبارة عن قياسات تتعلق بدرجات الحرارة والضغط الجوي ونسب الرطوبة وحالة الأوزون، وغيرها من قياسات مستمرة؛ معالجة هذا القدر الكبير من البيانات، ومحاولة استباط والتنبؤ بما سيكون عليه الطقس في الساعات القادمة، كل ذلك يحتاج إلى حواسيب ضخمة للتعامل معها واصدار النتائج أولا بأول بصفة مستمرة. وتشكل الحواسيب الكمومية حلا لهذا العمل الكبير.
حوسبة كمومية التاريخ
في العام 1994م أعلن عالم الرياضيات بيتر شور عن اكتشافه لخوارزمية بسيطة لتحليل الأرقام إلى مكوناتها الأولية،  بواسطة آلة حاسوبية تقوم على أسس فيزياء الكم. ومنذ ذلك الوقت ما انفكت الأبحاث تحاول إنتاج حاسوب كمومي فعال قابل للاستخدام كحواسيب اليوم بكفاءة مضاعفة. لذا لابد أن يكون الحاسوب الكمومي من مكونات إلكترونية صغيرة جداً تماثل الذرات المنفردة حجماً. وبالتالي ستخضع هذه المكونات متناهية الصغر لقوانين ميكانيكا الكم موفيةً بذلك الشرط اللازم لعمليات الحاسوب الكمي. ولهذا السبب يعتبر الحاسوب الكمي جزءاً من تقنية النانو الحديثة التي تتعامل مع الأنظمة التي تحتوي علي مكونات نانوية الأبعاد (أجهزة ذات حجم ~ 1 نانو متر = ⁹-10 من المتر).
حوسبة كمومية التاريخ
في حين أن وحدة المعلومات في الحواسيب الكلاسيكية هي البت، يعتبر البت الكمومي وحدة المعلومات في الحواسيب الكمومية. بت واحد يعادل إحدى حالتين 0 أو 1 واللذان يمثلان النظام الثنائي الذي تتعامل معه الحواسيب الكلاسيكية. بينما يستطيع البت الكمومي أن تمثل بالإضافة إلى هاتين الحالتين حالة التراكب الكمي المكونة منهما معا؛ وبالتالي فان زوجاً من البت الكمية بستطيع أن يمثل أي تراكب كمي من الحالات الأربعة: I0,0>, I0,1>, I1,0> or I1,1> حيث نستخدم طريقة ديراك لتمثيل الحالة الكمية. عموما فالحاسوب الكمي المكون من n بت كمية يمكن أن يكون أي تراكب اعتباطياً من 2n حالة مختلفة متواجدين آنيا، بينما في الحواسيب العادية n عدد من البتات يعني n حالة محددة ولا توجد أي حالات متزامنة آنياً. وهذا يعكس القوة الحوسبية الكبيرة التي تقدمها الحواسيب الكمية مقارنةً بالحواسيب التقليدية.
الحواسيب الكمية ما تزال قيد التطوير والبحث، وما يزال الجدل قائماً حول ما إذا كان إيجاد مثل هذه الحواسيب على أرض الواقع في المستقبل ممكناً أو لا. وعلى كل حال فإن العمل على الحواسيب الكمية، يستطيع إثراء فيزياء الكم الأساسية، كما يستطيع إثراء الأبحاث على مستوي القياس النانوي. وتم إنتاج حاسوب كمي صغير مكون من سبعة بتات كمية، مثلت بواسطة سبعة مغازل نووية (nuclear spins)، خمسة منها من نويات الفلور، واثنان من نويات الكربون -13 (انظر الشكل1.3)، وذلك في معامل آي بي إم وستانفورد.
فبشكل مماثل لقضيب مغنطيسي يشير إلى الشمال أو الجنوب، يستطيع كل مغزل أن يمثل الأرقام الثنائية "0" أو "1" أو كلاهما معاً (انظر إلى الأسهم السوداء في الشكل 1.3). ويمكن التحكم في ذلك عن طريق مجالات مغنطيسية وموجات الراديو (تقنية الرنين المغنطيسي النووي). وبواسطة حاسوب كمومي ذي سبع بتات الكمية، أمكن الاستفادة من ميزة الحوسبة الكمية الفريدة، ألا وهي قابلية التراكب، لقياس الأعداد الأولية المكونة للرقم 15 ألا وهي 3 و 5. ولكن تحليل الأعداد الكبيرة إلى عواملها الأولية يتطلب حاسوباً ذو عدد أكبر من البتات الكمية، ويبقى هذا تحدياً لبناء حاسوب كمي حقيقي كبير.
حوسبة كمومية آلة تورنغ
آلة تورنغ والتي وضعها آلان تورنغ في ثلاثينيات القرن العشرين، هي آلة نظرية تتألف من شريط لانهائي الطول مُقسم إلى مربّعات صغيرة، كل من هذه المربّعات يَحمل الرمز 1 أو 0 أو يبقى فارغاً. يقوم جهاز (قراءة/كتابة) بقراءة هذه الرموز والفراغات وهذا ما يعطي الآلة التعليمات لتقوم بعملٍ ما. الآن في آلة تورنغ الكمومية الفرق أنّ الشريط ورأس (القراءة/كتابة) يوجد في حالةٍ كمومية وهذا يعني أنّ الرموز على الشريط يمكن أن تكون 0 أو 1 أو حالة مُختلطة من 0 والـ 1. بعبارة أخرى الرموز تكون 1 و 0 و كل النقط بينهما في نفس الوقت. فبينما تقوم آلة تورنغ العادية بتنفيذ عملية واحدة في وقت واحد، تقوم آلة تورنغ الكمومية بتنفيذ العديد من العمليات في نفس الوقت.
حوسبة كمومية آلة تورنغ
تعمل حواسيب اليوم –كآلة تورنغ- بمعالجة البيتات الموجودة في حالتين 0 أو 1. الحواسيب الكمومية ليست مُقيّدة بحالتين فهي تُرمز المعلومات على شكل بيتات كمومية أو اختصاراً (QuBits) والتي يمكن أن توجد في الحالة المختلطة. يمكن تمثّيل البتات الكمومية عبر: ذرّات، أيونات، فوتونات أو إلكترونات والأجهزة التي تتحكّم بها والتي تعمل معاً فتصبح ذاكرةً أو معالجاً. لأنّ الحواسيب الكمومية تحوي هذه الحالات المُتعددة وبنفس الوقت، فهي تملك القدرة على أن تكون أقوى بملايين المرات من الحواسيب الفائقة الموجودة اليوم.
حوسبة كمومية التحكم بالحواسيب الكمومية
يتحكم علماء الحواسيب بالأجزاء المجهرية التي تتصرف كبتات كمومية في الحواسيب الكمومية مستخدمين أجهزة تحكم:
حوسبة كمومية التطبيقات المحتملة للحوسبة الكمومية
أحد أهم تطبيقات الحوسبة الكمومية المحتملة هو تمكنها من كسر أنظمة التشفير قيد الاستخدام حاليا. تعتمد أنظمة التشفير الحالية على الإعتقاد بأن الحواسب الشائعة لا يمكنها تحليل عدد صحيح كبير إلى عوامله الأولية، لو كان هذا العدد هو حاصل ضرب عدد قليل من الأعداد الأولية (مثلا، لو كان العدد هو حاصل ضرب عددين أوليين كل منهما يتكون يحتوي على 300 خانة). غير أن الحاسوب الكمومي يمكنه حل هذه المشكلة بكفاءة بتطبيق خوارزمية شور للحصول على عوامل العدد الكبير. وهذه القدرة ستمكن الحاسوب الكمومي من كسر العديد من أنظمة التشفير قيد الاستخدام حاليا، حيث أنه سيكون لدينا حينها خوازرمية تتطلب وقت متعدد الحدود (كدالة في عدد خانات الرقم) لحل المسألة. إن لائحة أنظمة التشفير المهددة بالكسر تشمل: خوارزمية آر إس إيه، وتبادل مفتاح ديفي-هيلمان، وخوارزمية المنحنى الإهليجي لديفي هيلمان. وهذه الخوارزميات كلها تُستخدم حاليا لتأمين صفحات الإنترنت وتشفير البريد الإلكتروني والكثير من أنواع البيانات الآخرى، لذا فإن كسرها ستكون له عواقب معتبرة فيما يتعلق بالأمان والخصوصية الإلكترونية.
حوسبة كمومية التطبيقات المحتملة للحوسبة الكمومية
وأيضا من أكثر التطبيقات المعروفة للحواسب الكمومية هو مهمة «البحث غير الممنهج» (unstructured search)، وهي مهمة البحث عن عنصر معين في لائحة تتضمن عدد  من العناصر. هذه المهمة يمكن القيام بها بواسطة خوارزمية جروفر بإستدعاء عدد  من الطلبات. وهذا العدد من الطلبات هو أقل تربيعيا من الطلبات  التي تتطلبها الخوارزميات الكلاسيكية. وهذه ليست فقط ميزة أفضل للحواسب الكمومية، بل أنها أفضل الحلول المحتملة على الإطلاق، حيث بُرْهِنَ على أن خوارزمية جروفر تعطي أقصى إحتمالية ممكنة للعثور على العنصر المطلوب.
أنظمة المحاكاة الكلاسيكية عاجزة عن محاكاة التركيبات الكمومية بالكون، مثل الذرات والجزيئات وكل ما يتعلق بعلوم الكيمياء والتقنية النانوية، بشكل فعال. ولهذا يؤمن الكثيرون بأن الحوسبة الكمومية هي الحل لمحاكاة هذه التركيبات. والحوسبة الكمومية قادرة أيضا على محاكاة الذرات والجزيئات في ظروف غير عادية، مثل التفاعلات التي تتم بداخل مصادم جسيمات.
إطار مرجعي
إطار مرجعي (Frame of Reference) (أو جملة إحداثيات مرجعية أو نظام مرجعي) هو مصطلح فيزيائي يشير إلى مجموعة محاور يقوم المراقب الفيزيائي (سواء كان مراقب نيوتن أو مراقب دالامبير) بتحديد موضع وحركة كل نقطة من نقاط النظام الفيزيائي.
يمكن لمراقبين مختلفين أن يقوما باختيار جملتين مرجعتين مختلفتين، أو ما يدعى أحيانا جملة مقارنة، لوصف نفس الجملة الفيزيائية. بالطبع يمكن للإطار المرجعي أن يأخذ أي شكل من أشكال الإحداثيات:
زمن
الزمن هو عملية تقدم الأحداث بشكلٍ مستمر وإلى أجل غير مسمى بدءًا من الماضي مروراً بالحاضر وحتى المستقبل، وهي عملية لا رجعة فيها/متعذر إلغاؤها.
ربما يكون مصطلح الزمن الأعصى على التعريف، فالزمن أمر نحس به أو نقيسه أو نقوم بتخمينه، وهو يختلف باختلاف وجهة النظر التي ننظر بها بحيث يمكننا الحديث عن زمن نفسي أو زمن فيزيائي أو زمن تخيلي.
لكن يمكننا حصر الزمن مبدئيًا بالإحساس الجماعي للناس كافة على توالي الأحداث بشكل لا رجوع فيه، هذا التوالي الذي يتجلى أكثر ما يتجلى بتوالي الليل والنهار وتعاقب الأيام فرض على الناس تخيل الزمن بشكل نهر جار باتجاه محدد لا عودة فيه.
مع الأيام لاحظ البشر أن العديد من الظواهر الفيزيائية بدءًا من حركات الشمس إلى تساقط الرمل من وعاء زجاجي إلى اهتزاز نوّاس بسيط تأخذ فترات زمنية متساوية حسب تقديرهم مما دفعهم لتطوير ميقاتيات وأدوات لقياس الزمن باستخدام هذه الظواهر فأوجدوا المزولة الشمسية ثم الساعة الرملية ثم ساعة النواس أو البندول.
زمن
وفي كل هذه الأزمان تم اعتبار الزمن على أنه أحد المطلقات فالفترات الزمنية الفاصلة بين حدثين مختلفين ثابت بالنسبة لكافة المراقبين، وهذا أمر حافظ عليه نيوتن باعتباره الزمن شيئا مطلقا كونيا فتغيرات الزمن ثابتة في جميع أنحاء الكون، وهو يجري أبدًا كما هو بالنسبة لجملة فيزيائية تتحرك بانتظام أو بتسارع، تتحرك حركة دائرية أو مستقيمة.
ما زال هذا المفهوم للزمن منتشرًا بين الناس كونه يطابق كثيرًا إحساسهم به إلا أن الفيزياء الحديثة قامت بإنزال الزمن عن عرشه وإلغاء صفة الإطلاق التي اتصف بها عبر السنين، فنظرية النسبية الخاصة اعتبرته أحد مكونات المسرح الكوني التي تجري فيه الأحداث وبالتالي أصبحت لكل جملة فيزيائية زمنها الخاص بها الذي يختلف عن زمن جملة فيزيائية أخرى.
زمن قياس الزمن والتاريخ
بصورة عامة، أخذت طرق قياس الزمن صورتين منفصلتين: التقويم وهو أداة رياضية لتنظيم الفترات الزمنية، والساعة وهي آلة ميكانيكية تقيس مرور الوقت. في الحياة اليومية، يتم الرجوع إلى الساعة في الفترات أقل من يوم بينما يتم الرجوع إلى التقويم في الفترات الأطول من يوم. بصورة متزايدة، تُظهر الأجهزة الكهربائية الشخصية كلا من التقويم والساعة في نفس الوقت.
زمن قياس الزمن والتاريخ
تقترح الآثار من العصر الحجري القديم أن القمر كان يُستخدم في تقدير الوقت لأكثر من 6000 سنة. كان التقويم القمري من أول التقويمات ظهوراً حيث يتكون من 12 أو 13 شهرا قمريا (354 أو 384 يوما). بدون ضبط التاريخ بطريقة الإقحام لإضافة أيام أو شهور لبعض السنوات، تنحرف الفصول سريعاً في تقويم مبني فقط على اثني عشر شهراً قمرياً. في التقويم الشمسي القمري شهرا إضافيا يُضاف لبعض السنوات للتعويض عن الفرق بين السنة الكاملة (المعروفة الآن بأنها حوالي 365.24 يوما) وبين سنة من اثني عشر شهرا قمريا. ظهرت الأرقام اثنا عشر وثلاثة عشر للتمييز في الكثير من الثقافات، جزئيا على الأقل بسبب هذه العلاقة بين الشهور والسنوات. ظهرت صور مبكرة أخرى للتقويم في أمريكا الوسطى، وخاصة في حضارة المايا القديمة. كان هذا التقويم دينيا فلكيا به 18 شهر في السنة و20 يوما في الشهر بالإضافة إلى خمسة أيام إضافية في نهاية كل عام.
زمن قياس الزمن والتاريخ
وضعت إصلاحات يوليوس قيصر في 45 ق.م الإمبراطورية الرومانية على تقويم شمسي. كان هذا التقويم اليولياني خاطئا حيث أن إقحامه كان لا يزال يسمح للانقلاب الشمسي والاعتدال الشمسي بالتقدم عكسه بحوالي 11 دقيقة في السنة. قدم البابا غريغوريوس الثالث عشر تصحيحا في 1582، وبدأت دول متعددة اعتماد التقويم الميلادي على مدار عدة قرون، ولكنه الآن أكثر تقويم مستخدم حول العالم بفارق كبير.
أثناء الثورة الفرنسية، تم اقتراح ساعة وتقويم جدد في محاولة لإعادة الوقت إلى المسيحية وخلق نظام أكثر عقلانية من أجل استبدال التقويم الميلادي. تكونت أيام التقويم الجمهوري الفرنسي من عشر ساعات في كل منها مائة دقيقة في كل منها مائة ثانية، مما يعتبر انحرافاً عن نظام العد الاثني عشري المستخدم في العديد من الثقافات الأخرى. تم إلغاء النظام لاحقا في سنة 1806.
تم اختراع عدد كبير من أجهزة القياس بهدف قياس الوقت. يُطلق على دراسة هذه الأجهزة اسم علم البنكامات.
زمن قياس الزمن والتاريخ
يعود جهاز مصري إلى حوالي 1500 ق.م –شبيه بالمسطرة حرف تي- والذي كان يقيس مرور الوقت باستخدام الظل الساقط من العمود الموجود على مسطرة غير خطية. كان حرف تي يوضع شرقا في الصباح، وعند الظهر يُقلب الجهاز ليتمكن من إسقاط ظله في اتجاه المساء.
تستخدم المزولة قياسا يلقي بظله على عدد من العلامات التي تمثل الساعة. يحدد مكان سقوط الظل الساعة في المنطقة الزمنية. تعود فكرة تقسيم اليوم إلى أجزاء أصغر إلى المصريين بسبب اختراعهم المزولة والتي كانت تعمل على نظام اثني عشري. ترجع أهمية الرقم اثني عشر إلى عدد الدورات القمرية في السنة وعدد النجوم المستخدمة لحساب مرور الوقت ليلا.
زمن قياس الزمن والتاريخ
كانت أكثر أجهزة العالم القديم دقة في قياس الوقت هي الساعة المائية والتي وُجدت واحدة منها في مقبرة الفرعون المصري أمنحتب الأول. كانت الساعة المائية تُستخدم في قياس الساعات حتى في الليل ولكنها كانت تتطلب ضبطا يدويا لاستكمال تدفق الماء. حافظ اليونانيون القدماء وشعوب كلدو (جنوب بلاد ما بين النهرين) على قيسهم للوقت كجزء أساسي في ملاحظاتهم الفلكية. قدم المخترعون والمهندسون العرب تحسينات على استخدام الساعات المائية حتى العصور الوسطى. في القرن الحادي عشر، اخترع المخترعون والمهندسون الصينيون أول ساعة ميكانيكة مبنية على آلية ميزان الساعة.
تستخدم الساعة الرملية سريان الرمل لقياس مرور الوقت. استُخدمت هذه الساعات في الملاحة. استخدم فرناندو ماجلان 18 ساعة رملية على كل سفينة عند إبحاره حول الكرة الأرضية في 1522.
كانت أعواد البخور والشمع تُستخدم لقياس الوقت في المعابد والكنائس حول العالم. كانت ساعات الماء ولاحقا الساعات الميكانيكية تُستخدم لتحديد أحداث الكنائس والأديرة في العصور الوسطى. بنى ريتشارد من والينجفورد (1292-1336) ساعة ميكانيكة شهيرة كآلة فلكية في حوالي 1330.