Was ist Quantencomputer und wohin kann es uns führen?

computación cuántica

In den letzten Monaten wurde viel darüber gesagt computación cuánticaEine neue Technologie, die viele Experten ohne zu zögern als die Zukunft der Computer einstufen, obwohl wir ohne Angst vor Unrecht sagen können, dass sie noch in den Kinderschuhen steckt, das heißt, wir müssen noch viel Zeit investieren Forschung und Entwicklung, Herstellung neuer Prototypen und Labortests, bis wir sie in anderen Umgebungen wirklich nutzen können.

Trotzdem, obwohl noch viel zu tun ist, gibt es in Wahrheit viele erstklassige Technologieunternehmen, die versuchen, den besten Weg zu finden, um anzufangen ausnutzen zu allem, was wir heute über Quantencomputer wissen. Sagen Sie Ihnen im Detail, dass wir unter den großen Unternehmen, die in diesem Bereich tätig sind, IBM, Microsoft oder Google finden. Letztere haben trotz der Schwierigkeit, die aktuelle Leistung dieser Technologie zu kennen, erst vor wenigen Monaten bekannt gegeben, dass sie die neueste ist Prototyp, genannt D-Wave 2X, war es ein 100 mal schneller als ein herkömmlicher Computer.

Was ist Quantencomputer?

Quantum Computing ist eine neue Technologie, die, wie gesagt, als die bezeichnet wird Zukunft des Rechnens. Das erste, was besonders auffällt, ist, dass wir arbeiten, während wir derzeit mit den sogenannten Bits arbeiten, einer minimalen Informationseinheit, die in dieser neuen und komplizierten Technologie nur zwei Werte (null oder eins) haben kann die sogenannte Qubits wo kann es nicht nur eine Null oder eine Eins geben, sondern es ist auch möglich, dass es eine Überlappung oder Kombination von beiden gibt.

Um dies ein wenig besser zu erklären, müssen wir uns auf die Physik und speziell, wie einige Experten erklären, auf die Physik stützen Prinzip der Energieeinsparung, was sicherlich wie Sie klingen wird und das erklärt, dass die Energie eines isolierten Systems immer erhalten bleibt. Dieses Prinzip sagt uns zum Beispiel, dass, wenn wir ein System entwickeln könnten, in das wir nur ein Glas einsetzen könnten, es keine Reibung gibt und es sich mit etwa 5 Umdrehungen pro Sekunde dreht, weil es kein gibt äußerer Einfluss würde es sich immer mit der gleichen Geschwindigkeit drehen.

D-Wave-Chip

Stellen Sie sich mit dem Beispiel vor, dass unser Glas zu einem bestimmten Zeitpunkt in zwei Teile geteilt wird. Es gibt immer noch keinen äußeren Einfluss, daher sollte diese Drehgeschwindigkeit beibehalten werden. Wenn sich eine der beiden Gläser mit 5 Umdrehungen pro Sekunde weiter dreht, kann sich die andere nicht drehen, da Umdrehungen aus dem Nichts erschienen wären, was laut Physik nicht passieren kann. Grundsätzlich sagt uns dieses Prinzip, dass Sie, wenn wir die Rotationsgeschwindigkeit einer der Gläser kennen, automatisch wissen, welche die andere ist, da sie miteinander verflochten ist.

Obwohl das Beispiel vielleicht nicht sehr gut ist, hoffe ich, dass Sie es verstanden haben, hilft es uns zu wissen, dass trotz der Tatsache, dass die Zustände eines Qubits mehrere sein können, die Wahrheit ist, dass Wenn wir den Zustand eines anderen kennen, können wir den Zustand eines anderen genau kennen, wie weit es auch sein mag.

Dies kann etwas komplizierter werden, da wir in dem Beispiel, das wir gegeben haben, wissen, dass eines der fraglichen Gefäße eine bestimmte Rotationsgeschwindigkeit und -richtung hat, was in der Quantenwelt nicht mehr ganz der Fall ist Zwei Einheiten auf dieser Welt können mehrere überlagerte Geschwindigkeiten und Drehrichtungen haben. Was passiert, ist, dass wir zum Zeitpunkt der Messung der Geschwindigkeit die Richtung festlegen.

Die Quantenphysik kann mit der noch viel komplizierter werden Zustandsüberlappung, aber die Wahrheit ist, dass mein Niveau der Physik etwas begrenzt ist, obwohl ich denke, dass trotz der Tatsache, dass Sie als Physiker einige Ungenauigkeiten feststellen können, das Konzept klar war, mit dem Quantencomputing fortzufahren.

Sobald wir uns für einen Moment mit der physikalischen Theorie befasst haben, ist es Zeit, mit Quantencomputern und Qubits fortzufahren Verstehen Sie, warum diese Technologie so leistungsfähig sein kann. Stellen Sie sich vor, wir haben Qubits, wie wir bereits erwähnt haben. Die bloße Tatsache, dass beispielsweise eine viertel Umdrehung gedreht wird, würde dazu führen, dass die vertikale und horizontale Drehung geändert wird, was zu einer Eingabeoperation führt erhalten wir zwei Ergebnisse.

Wenn wir das Problem ein bisschen komplizierter machen, indem wir der Gleichung ein neues Qubit hinzufügen, haben wir, dass jeder mehrere Zustände hat, seine eigene vertikale und horizontale Schwingung und die vertikale und horizontale Schwingung des anderen Qubits, indem wir jetzt einen von ihnen drehen eine viertel Umdrehung Vier Parameter werden geändert, was bedeutet, dass mit einer Eingabeaktion vier Operationen ausgeführt werden können.

Durch Hinzufügen neuer Qubits zur Operation kann sie in Bezug auf Operationen, die mit nur einer Eingabeaktion ausgeführt werden, exponentiell wachsen. Stellen Sie sich vor, wir erhalten ein System mit n Qubits, wobei n die zufällig ausgewählte Zahl ist. Wie bereits erwähnt, speichert ein Qubit Informationen über seine vertikale und horizontale Schwingung sowie über alle Qubits des Systems mit einer Transformation könnten wir ankommen Führen Sie 2 Hebevorgänge durch.

Wenn Sie all diese Theorie ein wenig beiseite lassen und all dies in die Praxis umsetzen, stellen Sie sich vor, Sie schaffen es, einen WPA2-PSK-Schlüssel für Ihr WiFi-Signal zu erstellen. Dieser Schlüssel wurde völlig zufällig generiert, ohne echte Worte und ohne ein Programm auf der Welt, das leistungsfähig ist Wörterbuchangriffe können es wissen. Anscheinend und nach Ansicht von Experten kann ein herkömmlicher Computer ein 10-stelliges Passwort verwenden viele Jahre mit Brute-Force-Angriffen. Wenn dieser Computer anstelle herkömmlicher Geräte Quantencomputer verwendet, es würde einige Sekunden dauern bei der Suche nach der Lösung.

Wohin führt uns das Quantencomputing?

Die Wahrheit ist, dass im Moment niemand weiß, was wir von einer so neuartigen Technologie erwarten sollten. Der beste Weg, um zu verstehen, wo wir uns heute befinden, besteht darin, über alle Neuigkeiten der großen Technologieunternehmen zu sprechen in den letzten Monaten vorgestellt. Forscherteams arbeiten unermüdlich an der Entwicklung und Entwicklung des Quantencomputers sowohl auf Hardware- als auch auf Softwareebene.

Nach den neuesten Arbeiten an denen Google hat eine Art von Neuheit kommentiert, in diesem Bereich stellen wir fest, dass sie buchstäblich hoffen, kurzfristig das Unternehmen mit der größten Kapazität im Bereich Quantencomputer zu werden. Dies ist der Fall, dass sie hoffen, diesen ersten Schritt in diesem Jahr 2017 dank der Entwicklung ihrer beeindruckenden D-Wave zu erreichen, die gerade eine neue erhalten hat Sechs-Qubit-Chip.

Chip

Wenn wir mit den neuesten Veröffentlichungen der Google-Mitarbeiter fortfahren, stellen wir fest, dass dies nur ein erster Schritt ist, da es ihnen anscheinend gelungen ist, eine neue Fertigungsmethode zu entwickeln, die es ihnen ermöglicht, oder zumindest John Martinis hat dies so ausgedrückt. , Leiter der Google-Forschungsgruppe für Quantencomputer, entwickeln sich viel schneller. Dies ermöglicht es ihnen, heute an neuen Chipdesigns von zu arbeiten zwischen 30 und 50 Qubits.

Auf der anderen Seite vergisst Google nicht, dass Sie unabhängig davon, wie viel Hardware-Leistung Sie erhalten können, eine benötigen Software. Das kann auf dem neuesten Stand sein, und angesichts der Spezialisierung dieser Art von System wissen wir derzeit nicht genau, wie wir eine Sprache entwickeln können, die alle Besonderheiten dieser Technologie ausnutzen kann, wenn auch nach und nach Es werden auch neue Schritte in diesem Bereich unternommen, die besondere Auswirkungen haben können und in Themen wie Sicherheit, Kryptographie oder künstliche Intelligenz eingesetzt werden.

Wenn wir Google beiseite lassen, müssen wir weiter darüber reden IBM, ein Unternehmen, das normalerweise nicht mit seinen Fortschritten in den Kampf zieht und das vielleicht ein bisschen "seinen eigenen Weg" geht, das aber bemerkenswerte Fortschritte macht, zum Beispiel dank der Idee, alle Arten von Entwicklern zu gewinnen beteiligt. Sein ist genau die Idee von Erstelle ein Website Hier kann jeder Benutzer seinen Fünf-Qubit-Chip testen.

In Bezug auf MicrosoftVor einigen Monaten hatten wir Informationen, dass sie immer noch an ihrer eigentümlichen Art des Verständnisses von Quantencomputern arbeiteten und auf einen völlig anderen Weg setzten als die Konkurrenten dieser besonderen Rasse wie Google oder IBM. Die Hauptidee war, mit dem zu arbeiten skalierbares Quantencomputing. Um diese Idee zu entwickeln, hatte das Unternehmen mehrere renommierte Forscher mit der Entwicklung des sogenannten beauftragt topologische Qubits, ein System, das auf der Verflechtung von Teilchen basiert, die als jedermann bezeichnet werden und laut Physik nur in zwei Dimensionen existieren.

Ich möchte endlich die Vision beenden, in der sie sich befinden Intel, wo sie direkt auf den Einsatz von Siliziumtransistoren auch für diese neue Technologie oder das interessante Projekt setzen, das von der EU gemeinsam entwickelt und durchgeführt wurde Universität Bristol und NTT Company Daraus ist es ihnen gelungen, einen photonischen Chip zu entwickeln, der die Grundlage für Multitasking im Quantencomputer bilden könnte. Sagen Sie im Detail, dass nach Angaben der Verantwortlichen dank der Verwendung dieses neuen Chips Aufträge, die bis jetzt ein ganzes Jahr dauerten, in nur wenigen Stunden ausgeführt werden können, was auf den Grad der Komplexität desselben und hinweist vor allem seine unglaubliche Kraft.

Trotz der Tatsache, dass an Miniaturisierung, Prozessoptimierung und anderen Aspekten noch gearbeitet wird, um Jahr für Jahr zu entwickeln und immer leistungsfähigere Computer anzubieten, ist die Wahrheit, dass die Zukunft darin besteht, diese Technologie in alle Haushalte zu bringen. Es bleibt abzuwarten, ob Google es wirklich schafft, bis Ende dieses Jahres einen 50-Qubit-Chip zu entwickeln, obwohl wir erkennen müssen, dass es sich um diese Unternehmensklasse handelt Experten, die morgen das machen, was wir heute für unmöglich halten.


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