Hva er kvanteberegning, og hvorfor avhenger jordens fremtid av det?

Datamakt når et krisepunkt. Hvis vi fortsetter å følge trenden siden datamaskiner ble introdusert innen 2040, vil vi ikke ha muligheten til å drive alle verdens maskiner, med mindre vi kan knekke kvanteberegning.

hvordan du sletter kanaler på roku

Kvantecomputere lover raskere hastigheter og mer robust sikkerhet enn deres klassiske motstykke, og forskere har forsøkt å lage en kvantecomputer i flere tiår.

Hva er kvante og hvordan hjelper det oss?

Kvantemessig databehandling skiller seg fra klassisk databehandling på en grunnleggende måte - måten informasjon lagres på. Kvanteberegning utnytter en merkelig egenskap ved kvantemekanikk, kalt superposisjon. Det betyr at en ‘enhet’ kan inneholde mye mer informasjon enn tilsvarende som finnes i klassisk databehandling.

Informasjon lagres i ‘ biter 'I tilstand' 1 ‘Eller‘ 0 , ’Som en lysbryter som slås på eller av. I motsetning til dette kan kvanteberegning inkludere en enhet av informasjon som kan være 1 , ’‘ 0 , ’Eller a superposisjon av de to statene .

Tenk på en superposisjon som en sfære. ‘ 1 ‘Er skrevet på nordpolen, og‘ 0 ‘Er skrevet i sør — to klassiske biter. Imidlertid kan en kvantebit (eller qubit) bli funnet hvor som helst mellom polene.

Kvantbiter som kan være på og av samtidig, gir et revolusjonerende paradigme med høy ytelse der informasjon lagres og behandles mer effektivt, sa Dr. Kuei-Lin Chiu til Alphr i 2017. Dr. Chiu var forsker for kvantemekanisk oppførsel av materialer ved Massachusetts Institute of Technology.

Evnen til å lagre en mye høyere mengde informasjon i en enhet betyr at kvanteberegning kan være raskere og mer energieffektiv enn datamaskiner vi bruker i dag. Så hvorfor er det så vanskelig å oppnå?

Gjør qubits

Qubits, ryggraden til en kvantecomputer, er vanskelige å lage, og når de er etablert, er de enda vanskeligere å kontrollere. Forskere må få dem til å samhandle på bestemte måter som vil fungere i en kvantecomputer.

Forskere har prøvd å bruke superledende materialer, ioner som holdes i ionefeller, individuelle nøytrale atomer og molekyler av varierende kompleksitet for å bygge dem. Det er imidlertid vanskelig å få dem til å holde på kvanteinformasjon i lang tid.

Se relatert Hvordan lage din egen PC

I nyere forskning utviklet forskere ved MIT en ny tilnærming ved å bruke en klynge av enkle molekyler laget av bare to atomer som qubits.

Vi bruker ultrakolde molekyler som 'qubits' Professor Martin Zwierlein, hovedforfatter av avisen, fortalte Alphr i 2017. Molekyler har lenge blitt foreslått som en bærer av kvanteinformasjon, med svært fordelaktige egenskaper over andre systemer som atomer, ioner, superledende qubits. osv. Her viser vi for første gang at du kan lagre slik kvanteinformasjon i lengre perioder i en gass av ultrakolde molekyler. Selvfølgelig må en eventuell kvantecomputer også gjøre beregninger, for eksempel å ha qubittene til å samhandle med hverandre for å realisere såkalte porter. Zwierlein fortsatte, men først må du vise at du til og med kan holde fast i kvanteinformasjon, og det er det vi har gjort.

Qubits opprettet på MIT holdt kvanteinformasjonen lenger enn tidligere forsøk, men fortsatt bare i ett sekund. Denne tidsrammen kan høres kort ut, men den er faktisk i størrelsesorden tusen ganger lenger enn et sammenlignbart eksperiment som er gjort, forklarte Zwierlein.

Mer nylig gjorde forskere fra University of New South Wales et betydelig gjennombrudd i push mot quantum computing. De oppfant en ny type qubit kalt en flip-flop qubit, som bruker elektronet og kjernen til et fosforatom. De styres av et elektrisk signal i stedet for et magnetisk signal, noe som gjør dem lettere å distribuere. 'Flip-flop' qubit fungerer ved å trekke elektronet bort fra kjernen ved hjelp av et elektrisk felt, og skape en elektrisk dipol.

Utover qubits

Det er imidlertid ikke bare qubits som forskere må finne ut av. De må også bestemme materialet for å lage kvanteberegningsbrikker vellykket.

Chiu’s papir , publisert tidligere i 2017, fant ultratynne lag med materialer som kunne danne grunnlaget for en kvanteberegningsbrikke. Chiu sa til Alphr: Det interessante med denne undersøkelsen er hvordan vi velger riktig materiale, finner ut dets unike egenskaper og bruker fordelen til å bygge en passende qubit.

Moores lov forutsier at tettheten av transistorer på silisiumchips dobler omtrent hver 18. måned, sa Chiu til Alphr. Imidlertid vil disse gradvis krympte transistorer til slutt nå en liten skala hvor kvantemekanikk spiller en viktig rolle.

Moores lov, som Chiu refererte til, er et databehandlingsbegrep utviklet av Intel medstifter Gordon Moore i 1970. Den sier at den totale prosessorkraften for datamaskiner dobler hvert annet år. Som Chiu sier, reduseres sjetthetenes tetthet - et problem som kvanteberegningsbrikker potensielt kan svare på.

Er quantum computing den ultimate vaporware?

Hva er vaporware?

I tilfelle du aldri har hørt om begrepet vaporware , er det egentlig et programvarerelatert produkt som blir annonsert, men som ennå ikke er tilgjengelig eller muligens aldri blir tilgjengelig. Et eksempel er et programvareprodukt som ble markedsført tungt, men som aldri så dagens lys.

Til tross for at folk har spådd optimistiske i flere tiår om virkningen av kvantecomputere, og de forskjellige fremskrittene i forretnings- og forskningsmiljøer, hvor nær er vi for å oppnå drømmen om kvantecomputer? Er denne situasjonen en spådom av fremtidig dampvare, eller vil den bli noe av bruk?

Vi dykker ned i virkeligheten av kvanteberegning i en annen artikkel. Oppsummert vil en kvantecomputer sannsynligvis utføre en veldig urealistisk beregning raskere enn en vanlig datamaskin det neste året eller to. Imidlertid vil det ikke være en enkel prosess, og det vil ikke være billig eller gunstig for hverdagens forbrukere.