Die Rechenleistung erreicht einen Krisenpunkt. Wenn wir dem seit der Einführung von Computern bestehenden Trend weiterhin folgen, werden wir bis 2040 nicht in der Lage sein, alle Maschinen der Welt anzutreiben, es sei denn, wir können Quantencomputer knacken.
wie man jemanden in Zwietracht aufhebt
Quantencomputer versprechen schnellere Geschwindigkeiten und robustere Sicherheit als ihr klassisches Gegenstück, und Wissenschaftler streben seit Jahrzehnten an, einen Quantencomputer zu entwickeln.
Was ist Quantum und wie hilft es uns?
Quantencomputing unterscheidet sich vom klassischen Computing in einem grundlegenden Aspekt – der Art und Weise, wie Informationen gespeichert werden. Quantencomputing macht das Beste aus einer seltsamen Eigenschaft der Quantenmechanik, der sogenannten Superposition. Dies bedeutet, dass eine „Einheit“ viel mehr Informationen enthalten kann als das Äquivalent in der klassischen Computertechnik.
Informationen werden gespeichert in ‘ Bits ’ im Zustand’ 1 ' oder ' 0 ,’ wie ein Lichtschalter, der sich ein- oder ausschaltet. Im Gegensatz dazu kann Quantencomputing eine Informationseinheit umfassen, die 1 , ’‘ 0 ,' oder ein Überlagerung der beiden Zustände .
Stellen Sie sich eine Überlagerung als eine Kugel vor. ‘ 1 ‘ steht am Nordpol, und ‘ 0 ‘ steht im Süden – zwei klassische Bits. Ein Quantenbit (oder Qubit) kann jedoch irgendwo zwischen den Polen gefunden werden.
Quantenbits, die gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden können, bieten ein revolutionäres Hochleistungsparadigma, bei dem Informationen effizienter gespeichert und verarbeitet werden, sagte Dr. Kuei-Lin Chiu zu Alphr im Jahr 2017. Dr. Chiu forschte für das quantenmechanische Verhalten von Materialien am Massachusetts Institute of Technology.
Die Fähigkeit, eine viel größere Menge an Informationen in einer Einheit zu speichern, bedeutet, dass Quantencomputer schneller und energieeffizienter sein können als Computer, die wir heute verwenden. Warum ist es so schwer zu erreichen?
Qubits erstellen
Qubits, das Rückgrat eines Quantencomputers, sind schwierig herzustellen und, einmal etabliert, noch schwerer zu kontrollieren. Wissenschaftler müssen sie dazu bringen, auf bestimmte Weise zu interagieren, die in einem Quantencomputer funktionieren würde.
Forscher haben versucht, supraleitende Materialien, in Ionenfallen gehaltene Ionen, einzelne neutrale Atome und Moleküle unterschiedlicher Komplexität zu verwenden, um sie aufzubauen. Es erweist sich jedoch als schwierig, sie für lange Zeit an Quanteninformationen festzuhalten.
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In jüngster Zeit haben Wissenschaftler des MIT einen neuen Ansatz entwickelt, bei dem ein Cluster einfacher Moleküle aus nur zwei Atomen als Qubits verwendet wird.
Wir verwenden ultrakalte Moleküle als „Qubits“, sagte Professor Martin Zwierlein, Erstautor der Studie, gegenüber Alphr 2017. Moleküle werden seit langem als Träger von Quanteninformationen mit sehr vorteilhaften Eigenschaften gegenüber anderen Systemen wie Atomen, Ionen und supraleitenden Qubits vorgeschlagen , etc. Hier zeigen wir zum ersten Mal, dass man solche Quanteninformationen über längere Zeiträume in einem Gas aus ultrakalten Molekülen speichern kann. Natürlich muss ein späterer Quantencomputer auch Berechnungen anstellen, zum Beispiel die Qubits miteinander interagieren lassen, um sogenannte Gates zu realisieren. Zwierlein fuhr fort: Aber zuerst muss man zeigen, dass man Quanteninformationen sogar festhalten kann, und das haben wir getan.
Die am MIT erzeugten Qubits hielten die Quanteninformation länger als frühere Versuche, aber immer noch nur für eine Sekunde. Dieser Zeitrahmen mag kurz klingen, ist aber tausendmal länger als ein vergleichbares Experiment, das bereits durchgeführt wurde, erklärte Zwierlein.
In jüngerer Zeit gelang Forschern der University of New South Wales ein bedeutender Durchbruch beim Vorstoß in Richtung Quantencomputing. Sie erfanden einen neuen Qubit-Typ namens Flip-Flop-Qubit, der das Elektron und den Kern eines Phosphoratoms verwendet. Sie werden durch ein elektrisches Signal anstelle eines magnetischen Signals gesteuert, wodurch sie leichter verteilt werden können. Das „Flip-Flop“-Qubit funktioniert, indem es das Elektron mithilfe eines elektrischen Felds vom Kern wegzieht, wodurch ein elektrischer Dipol entsteht.
Jenseits von Qubits
Es sind jedoch nicht nur Qubits, die Wissenschaftler herausfinden müssen. Sie müssen auch das Material bestimmen, um erfolgreich Quantencomputerchips herzustellen.
Chius Papier- , das Anfang 2017 veröffentlicht wurde, fand ultradünne Materialschichten, die die Grundlage für einen Quantencomputing-Chip bilden könnten. Chiu sagte zu Alphr: Das Interessante an dieser Forschung ist, wie wir das richtige Material auswählen, seine einzigartigen Eigenschaften herausfinden und seinen Vorteil nutzen, um ein geeignetes Qubit zu bauen.
Das Mooresche Gesetz sagt voraus, dass sich die Dichte von Transistoren auf Siliziumchips ungefähr alle 18 Monate verdoppelt, sagte Chiu gegenüber Alphr. Diese zunehmend geschrumpften Transistoren werden jedoch irgendwann einen kleinen Maßstab erreichen, in dem die Quantenmechanik eine wichtige Rolle spielt.
Das Mooresche Gesetz, auf das sich Chiu bezog, ist ein Computerbegriff, der 1970 von Intel-Mitbegründer Gordon Moore entwickelt wurde. Es besagt, dass sich die gesamte Rechenleistung von Computern etwa alle zwei Jahre verdoppelt. Wie Chiu feststellt, nimmt die Dichte der Chips ab – ein Problem, das Quantencomputerchips möglicherweise lösen können.
Ist Quantencomputing die ultimative Vaporware?
Was ist Vaporware?
Falls Sie den Begriff noch nie gehört haben Dampfware , handelt es sich im Wesentlichen um ein softwarebezogenes Produkt, das beworben wird, aber noch nicht verfügbar ist oder möglicherweise nie verfügbar wird. Ein Beispiel ist ein Softwareprodukt, das stark vermarktet wurde, aber nie das Licht der Welt erblickte.
Obwohl Menschen seit Jahrzehnten optimistische Vorhersagen über die Auswirkungen von Quantencomputern und die verschiedenen Fortschritte in Geschäfts- und Forschungsumgebungen machen, wie nah sind wir dem Traum vom Quantencomputing? Ist diese Situation eine Vorhersage zukünftiger Vaporware oder wird sie etwas von Nutzen sein?
Wir tauchen ein in die Realität des Quantencomputings in einem anderen Artikel. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Quantencomputer in den nächsten ein oder zwei Jahren wahrscheinlich eine sehr unrealistische Berechnung schneller durchführen wird als ein herkömmlicher Computer. Dies wird jedoch kein einfacher Prozess sein und für den täglichen Verbraucher nicht billig oder vorteilhaft sein.
