Computerkraft når et krisepunkt. Hvis vi fortsætter med at følge udviklingen, siden computere blev introduceret, inden 2040, har vi ikke evnen til at drive alle verdens maskiner, medmindre vi kan knække kvantecomputering.
damp hvordan man tjekker venners ønskeliste
Kvantecomputere lover hurtigere hastigheder og mere robust sikkerhed end deres klassiske modstykke, og forskere har stræbt efter at skabe en kvantecomputer i årtier.
Hvad er kvante og hvordan hjælper det os?
Kvantecomputering adskiller sig fra klassisk computing på en grundlæggende måde - den måde, informationen lagres på. Kvantecomputering udnytter en mærkelig egenskab ved kvantemekanik, kaldet superposition. Det betyder, at en 'enhed' kan rumme meget mere information end det tilsvarende, der findes i klassisk computing.
Oplysninger gemmes i ' bits 'I tilstand' 1 'Eller' 0 , 'Som en lyskontakt, der tænder eller slukker. I modsætning hertil kan kvanteberegning omfatte en enhed af information, der kan være ' 1 , '' 0 , ’Eller a superposition af de to stater .
Tænk på en superposition som en sfære. ' 1 'Er skrevet på nordpolen, og' 0 'Er skrevet sydpå - to klassiske bits. Imidlertid kan en kvantebit (eller qubit) findes hvor som helst mellem polerne.
Kvantumbit, der kan være tændt og slukket på samme tid, giver et revolutionerende, højtydende paradigme, hvor information gemmes og behandles mere effektivt, sagde Dr. Kuei-Lin Chiu til Alphr i 2017. Dr. Chiu var forsker i materialernes kvantemekaniske opførsel ved Massachusetts Institute of Technology.
Evnen til at gemme en meget højere mængde information i en enhed betyder, at kvanteberegning kan være hurtigere og mere energieffektiv end computere, vi bruger i dag. Så hvorfor er det så svært at opnå?
At lave qubits
Qubits, rygraden på en kvantecomputer, er vanskelige at lave og når de er etableret, er de endnu sværere at kontrollere. Forskere skal få dem til at interagere på bestemte måder, der fungerer i en kvantecomputer.
Forskere har forsøgt at bruge superledende materialer, ioner, der holdes i ionfælder, individuelle neutrale atomer og molekyler af forskellig kompleksitet til at bygge dem. Det er imidlertid vanskeligt at få dem til at holde fast i kvanteinformation i lang tid.
Se relateret Sådan bygger du din egen pc
I nyere forskning udarbejdede forskere ved MIT en ny tilgang ved hjælp af en klynge af enkle molekyler lavet af kun to atomer som qubits.
Vi bruger ultrakolde molekyler som 'qubits' Professor Martin Zwierlein, hovedforfatter af papiret, fortalte Alphr i 2017. Molekyler er længe blevet foreslået som en bærer af kvanteinformation med meget fordelagtige egenskaber i forhold til andre systemer som atomer, ioner, superledende qubits. osv. Her viser vi for første gang, at du kan gemme sådan kvanteinformation i længere perioder i en gas af ultrakolde molekyler. Selvfølgelig bliver en eventuel kvantecomputer også nødt til at foretage beregninger, for eksempel har qubits interageret med hinanden for at realisere såkaldte porte. Zwierlein fortsatte, men først skal du vise, at du endda kan holde fast i kvanteinformation, og det er hvad vi har gjort.
Qubits oprettet på MIT holdt kvanteoplysningerne længere end tidligere forsøg, men stadig kun i et sekund. Denne tidsramme lyder måske kort, men den er faktisk i størrelsesordenen tusind gange længere end et sammenligneligt eksperiment, der er gjort, forklarede Zwierlein.
For nylig lavede forskere fra University of New South Wales et markant gennembrud i skubbet mod kvantecomputering. De opfandt en ny type qubit kaldet en flip-flop qubit, der bruger elektronen og kernen i et fosforatom. De styres af et elektrisk signal i stedet for et magnetisk signal, hvilket gør dem lettere at distribuere. 'Flip-flop' qubit fungerer ved at trække elektronen væk fra kernen ved hjælp af et elektrisk felt og skabe en elektrisk dipol.
Ud over qubits
Det er dog ikke kun qubits, som forskere skal finde ud af. De har også brug for at bestemme materialet for at fremstille kvantecomputerchips med succes.
Chiu's papir , der blev offentliggjort tidligere i 2017, fandt ultratynde lag af materialer, der kunne danne grundlaget for en kvantecomputerchip. Chiu sagde til Alphr, Det interessante ved denne forskning er, hvordan vi vælger det rigtige materiale, finder ud af dets unikke egenskaber og bruger dets fordel til at opbygge en passende qubit.
Moores lov forudsiger, at densiteten af transistorer på siliciumchips fordobles cirka hver 18. måned, fortalte Chiu til Alphr. Imidlertid vil disse gradvist krympede transistorer i sidste ende nå en lille skala, hvor kvantemekanik spiller en vigtig rolle.
Moores lov, som Chiu henviste til, er et beregningsudtryk udviklet af Intel medstifter Gordon Moore i 1970. Det hedder, at den samlede processorkraft til computere fordobles hvert andet år. Som Chiu siger, falder chipsens densitet - et problem, som kvantecomputerchips potentielt kan svare på.
Er quantum computing den ultimative vaporware?
Hvad er vaporware?
Hvis du aldrig har hørt om udtrykket vaporware , det er i det væsentlige et software-relateret produkt, der er annonceret, men endnu ikke er tilgængeligt eller muligvis aldrig bliver tilgængeligt. Et eksempel er et softwareprodukt, der blev markedsført stærkt, men aldrig så dagens lys.
På trods af at folk i årtier har givet optimistiske forudsigelser om virkningen af kvantecomputere og de forskellige fremskridt i forretnings- og forskningsmiljøer, hvor tæt er vi på at nå drømmen om kvantecomputering? Er denne situation en forudsigelse af fremtidig vaporware, eller bliver den noget til brug?
Vi dykker ned i virkelighed ved kvanteberegning i en anden artikel. Sammenfattende vil en kvantecomputer sandsynligvis udføre en meget urealistisk beregning hurtigere end en konventionel computer i det næste år eller to. Det vil dog ikke være en ligetil proces, og den vil ikke være billig eller gavnlig for dagligdags forbrugere.
