Τι είναι η κβαντική υπολογιστική και γιατί εξαρτάται το μέλλον της Γης από αυτό;

Η υπολογιστική δύναμη φτάνει σε σημείο κρίσης. Αν συνεχίσουμε να ακολουθούμε την τάση από τότε που οι υπολογιστές εισήχθησαν, έως το 2040, δεν θα έχουμε τη δυνατότητα να τροφοδοτούμε όλα τα μηχανήματα του κόσμου, εκτός εάν μπορούμε να σπάσουμε τον κβαντικό υπολογισμό.

πώς να αφαιρέσετε την προστασία εγγραφής στη μονάδα αντίχειρα

Οι κβαντικοί υπολογιστές υπόσχονται γρηγορότερες ταχύτητες και ισχυρότερη ασφάλεια από το κλασσικό αντίστοιχο τους, και οι επιστήμονες προσπαθούν να δημιουργήσουν έναν κβαντικό υπολογιστή εδώ και δεκαετίες.

Τι είναι το κβαντικό και πώς μας βοηθάει;

Η κβαντική πληροφορική διαφέρει από την κλασική πληροφορική με έναν θεμελιώδη τρόπο - τον τρόπο αποθήκευσης των πληροφοριών. Η κβαντική υπολογιστική αξιοποιεί στο έπακρο μια παράξενη ιδιότητα της κβαντικής μηχανικής, που ονομάζεται υπέρθεση. Σημαίνει ότι μια «μονάδα» μπορεί να διατηρεί πολύ περισσότερες πληροφορίες από τις αντίστοιχες που υπάρχουν στην κλασική πληροφορική.

Οι πληροφορίες αποθηκεύονται στο ' κομμάτια «Στην πολιτεια» 1 ' ή ' 0 , Όπως ένας διακόπτης φωτός που ανάβει ή σβήνει. Αντίθετα, ο κβαντικός υπολογισμός μπορεί να περιλαμβάνει μια ενότητα πληροφοριών που μπορεί να είναι « 1 , '' 0 , «Ή ένα υπέρθεση των δύο κρατών .

Σκεφτείτε μια υπέρθεση ως σφαίρα. « 1 «Είναι γραμμένο στο βόρειο πόλο και» 0 «Είναι γραμμένο στα νότια - δύο κλασικά κομμάτια. Ωστόσο, ένα κβαντικό bit (ή qubit) μπορεί να βρεθεί οπουδήποτε μεταξύ των πόλων.

Τα κβαντικά κομμάτια που μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν ταυτόχρονα, παρέχουν ένα επαναστατικό παράδειγμα υψηλής απόδοσης όπου οι πληροφορίες αποθηκεύονται και επεξεργάζονται πιο αποτελεσματικά, δήλωσε ο Δρ. Kuei-Lin Chiu to Alphr το 2017. Ο Δρ Chiu ήταν ερευνητής για την κβαντική μηχανική συμπεριφορά υλικών στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης.

Η ικανότητα αποθήκευσης πολύ υψηλότερης ποσότητας πληροφοριών σε μία μονάδα σημαίνει ότι ο κβαντικός υπολογιστής μπορεί να είναι ταχύτερος και πιο ενεργειακά αποδοτικός από τους υπολογιστές που χρησιμοποιούμε σήμερα. Γιατί λοιπόν είναι τόσο δύσκολο να επιτευχθεί;

Κάνοντας qubits

Τα Qubits, η ραχοκοκαλιά ενός κβαντικού υπολογιστή, είναι δύσκολο να γίνουν και, μόλις δημιουργηθούν, είναι ακόμη πιο δύσκολο να ελεγχθούν. Οι επιστήμονες πρέπει να τους κάνουν να αλληλεπιδρούν με συγκεκριμένους τρόπους που θα λειτουργούσαν σε έναν κβαντικό υπολογιστή.

Οι ερευνητές προσπάθησαν να χρησιμοποιήσουν υπεραγώγιμα υλικά, ιόντα που συγκρατούνται σε παγίδες ιόντων, μεμονωμένα ουδέτερα άτομα και μόρια διαφορετικής πολυπλοκότητας για την κατασκευή τους. Ωστόσο, το να τους κρατήσουμε για κβαντικές πληροφορίες για μεγάλο χρονικό διάστημα αποδεικνύεται δύσκολο.

Δείτε σχετικά Πώς να φτιάξετε τον δικό σας υπολογιστή

Σε πρόσφατη έρευνα, οι επιστήμονες στο MIT επινόησαν μια νέα προσέγγιση, χρησιμοποιώντας ένα σύμπλεγμα απλών μορίων φτιαγμένων από δύο άτομα ως qubits.

Χρησιμοποιούμε τα πολύχρωμα μόρια ως καθηγητής Martin Qwierlein, «qubits», δήλωσε στο Alphr το 2017. Τα μόρια έχουν προταθεί εδώ και πολύ καιρό ως φορέας κβαντικών πληροφοριών, με πολύ πλεονεκτικές ιδιότητες σε σχέση με άλλα συστήματα όπως άτομα, ιόντα, υπεραγώγιμα qubit , κλπ. Εδώ, δείχνουμε για πρώτη φορά, ότι μπορείτε να αποθηκεύσετε τέτοιες κβαντικές πληροφορίες για παρατεταμένες περιόδους σε ένα αέριο υπερχολικών μορίων. Φυσικά, ένας τελικός κβαντικός υπολογιστής θα πρέπει επίσης να κάνει υπολογισμούς, για παράδειγμα, να αλληλεπιδρούν τα qubit μεταξύ τους για να πραγματοποιήσουν τις λεγόμενες πύλες. Ο Zwierlein συνέχισε, αλλά πρώτα, πρέπει να δείξετε ότι μπορείτε ακόμη και να διατηρήσετε τις κβαντικές πληροφορίες και αυτό έχουμε κάνει.

Τα qubit που δημιουργήθηκαν στο MIT κράτησαν τις κβαντικές πληροφορίες περισσότερο από τις προηγούμενες προσπάθειες, αλλά εξακολουθούν να είναι μόνο για ένα δευτερόλεπτο. Αυτό το χρονικό πλαίσιο μπορεί να ακούγεται σύντομο, αλλά στην πραγματικότητα είναι της τάξης των χίλιων φορές μεγαλύτερο από ένα συγκρίσιμο πείραμα που έχει γίνει, εξήγησε ο Zwierlein.

Πιο πρόσφατα, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας σημείωσαν σημαντική πρόοδο στην ώθηση προς την κβαντική πληροφορική. Εφευρέθηκαν ένας νέος τύπος qubit που ονομάζεται flip-flop qubit, ο οποίος χρησιμοποιεί το ηλεκτρόνιο και τον πυρήνα ενός ατόμου φωσφόρου. Ελέγχονται από ένα ηλεκτρικό σήμα αντί για ένα μαγνητικό, καθιστώντας τους ευκολότερη τη διανομή. Το quip «flip-flop» λειτουργεί τραβώντας το ηλεκτρόνιο μακριά από τον πυρήνα χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρικό πεδίο, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό δίπολο.

Πέρα από τα qubit

Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν πρέπει να το καταλάβουν. Πρέπει επίσης να καθορίσουν το υλικό για την επιτυχία των κβαντικών υπολογιστικών τσιπ.

Τσιου χαρτί , που δημοσιεύτηκε νωρίτερα το 2017, βρήκε εξαιρετικά λεπτά στρώματα υλικών που θα μπορούσαν να αποτελέσουν τη βάση για ένα κβαντικό υπολογιστικό τσιπ. Ο Chiu είπε στον Alphr, Το ενδιαφέρον για αυτήν την έρευνα είναι πώς επιλέγουμε το σωστό υλικό, ανακαλύπτουμε τις μοναδικές του ιδιότητες και χρησιμοποιούμε το πλεονέκτημά του για να χτίσουμε ένα κατάλληλο qubit.

Ο νόμος του Moore προβλέπει ότι η πυκνότητα των τρανζίστορ στα τσιπ πυριτίου διπλασιάζεται περίπου κάθε 18 μήνες, δήλωσε ο Chiu στην Alphr. Ωστόσο, αυτά τα προοδευτικά συρρικνωμένα τρανζίστορ θα φτάσουν τελικά σε μια μικρή κλίμακα όπου η κβαντική μηχανική παίζει σημαντικό ρόλο.

Ο νόμος του Moore, στον οποίο αναφέρθηκε ο Chiu, είναι ένας υπολογιστικός όρος που αναπτύχθηκε από τον συνιδρυτή της Intel, Gordon Moore το 1970. Αναφέρει ότι η συνολική ισχύς επεξεργασίας για υπολογιστές διπλασιάζεται κάθε δύο χρόνια. Όπως δηλώνει ο Chiu, η πυκνότητα των μαρκών μειώνεται - ένα πρόβλημα που οι κβαντικές υπολογιστικές μάρκες μπορούν δυνητικά να απαντήσουν.

Είναι ο κβαντικός υπολογισμός το απόλυτο vaporware;

Τι είναι το vaporware;

Σε περίπτωση που δεν έχετε ακούσει ποτέ τον όρο ατμός , είναι ουσιαστικά ένα προϊόν που σχετίζεται με το λογισμικό που διαφημίζεται αλλά δεν είναι ακόμη διαθέσιμο ή πιθανώς ποτέ δεν είναι διαθέσιμο. Ένα παράδειγμα είναι ένα προϊόν λογισμικού που κυκλοφόρησε σε μεγάλο βαθμό αλλά δεν είδε ποτέ το φως της ημέρας.

Παρά το γεγονός ότι οι άνθρωποι κάνουν αισιόδοξες προβλέψεις για δεκαετίες σχετικά με τον αντίκτυπο των κβαντικών υπολογιστών και τις διάφορες εξελίξεις στα επιχειρηματικά και ερευνητικά περιβάλλοντα, πόσο κοντά είμαστε στην επίτευξη του ονείρου της κβαντικής πληροφορικής; Είναι αυτή η κατάσταση πρόβλεψη για μελλοντικά vaporware ή θα γίνει κάτι χρήσιμο;

Εξετάζουμε το πραγματικότητα της κβαντικής πληροφορικής σε άλλο άρθρο. Συνοπτικά, ένας κβαντικός υπολογιστής πιθανότατα θα εκτελέσει έναν πολύ μη ρεαλιστικό υπολογισμό γρηγορότερα από έναν συμβατικό υπολογιστή τον επόμενο ή δύο χρόνια. Ωστόσο, δεν θα είναι μια απλή διαδικασία και δεν θα είναι φθηνή ή ευεργετική για τους καθημερινούς καταναλωτές.