Sofern Sie nicht unter einem Felsen gelebt haben, haben Sie wahrscheinlich schon von Quantencomputern gehört und davon, wie sie die Computertechnik für immer revolutionieren werden. Aber jeder Artikel oder jedes Video, das ich im Web sehe, ist so abstrakt, dass ich mir ständig den Kopf kratze und mich frage, was Quantencomputer sind und welchen konkreten Zweck sie erfüllen.
Zuerst müssen wir additionally über die Quantenmechanik sprechen, aber keine Sorge, ich werde nicht näher auf dieses Thema eingehen. Die Quantenmechanik kann als die Physik des Kleinen beschrieben werden; In unserem Fall sind es die subatomaren Teilchen wie Fotos, Elektronen und Kerne eines Atoms. Das Spannende an der Quantenmechanik ist, dass sie auf dieser Ebene beginnt, nach unterschiedlichen Regeln zu spielen.
Nehmen wir ein Beispiel des Quantentunnelns. Nehmen wir an, Sie hätten einen Ball, den Sie gegen eine Mauer treten würden; man würde erwarten, dass es auf einen zurückprallt, wenn es gegen die Wand stößt, oder? Aber mit Elektronen kann es zurückprallen oder auf der anderen Seite der Wand erscheinen. Das ist wirklich faszinierend und umwerfend zugleich!
Quantencomputer im Vergleich zu klassischen Computern
Bevor wir verstehen, wie Quantencomputer funktionieren, müssen wir die Geschichte klassischer Pc kennen und wissen, wie sie sich entwickelt haben und hinter den Kulissen arbeiten. Pc haben drei Evolutionsstufen durchlaufen. Die erste Stufe waren die analogen Pc, die auf Stöcken, Hebeln und Zahnrädern mit beweglichen mechanischen Teilen basierten und die Berechnungen durchführten; Ein typisches Beispiel ist der Abakus (Bild unten).
Dann kommen Elektrizität und der Transistor, sodass alles zu einer Frage von Nullen und Einsen und digitaler Logik wird. Dies ist die Ära (die zweite Entwicklung), in der wir uns befinden. Alle modernen Pc, iPhones, Tablets, Apples Imaginative and prescient Professional und Supercomputer in Rechenzentren fallen in diese Kategorie.
Und wir befinden uns jetzt in der dritten Stufe der Quantencomputer, wo wir nicht mehr auf Transistoren, sondern auf Atomen codieren. Ich glaube nicht, dass wir uns besser verbessern können. Dies ist der ULTIMATIVE Pc. Sie existieren bereits und sind unendlich leistungsfähiger als die Supercomputer, die wir haben. Unternehmen (IBM ist derzeit führend in Forschung und Entwicklung) und Regierungen investieren Milliarden von Greenback, um als Erste einen universell einsetzbaren Quantencomputer zu entwickeln, der für die breite Masse verfügbar ist und alles verändern wird.
Viele Branchen, darunter Banken, Luft- und Raumfahrt, Energie und Militär, sind an dieser Technologie interessiert. Sie alle befinden sich in einem Wettlauf um die Entwicklung eines kommerzialisierten Quantencomputers, der einfach und benutzerfreundlich ist und jeden herkömmlichen Pc um den Faktor einer Milliarde übertreffen könnte.
Quantencomputer können auch alle bekannten digitalen Verschlüsselungen knacken, einschließlich der leistungsstarken AES-256- und RSA-Verschlüsselungsalgorithmen, die unsere Daten in Banken und sozialen Medien vor Hackern schützen. Es stellt auch eine Bedrohung für Regierungen und das Militär dar, da ein böswilliger Akteur damit an vertrauliche Informationen über Regierungen und große Unternehmen gelangen kann. Dies gibt jedem die Oberhand, der es entwickeln und auf den Markt bringen kann.
WAS IST EIN QUBIT? – Quantencomputer im Element
Um ein Qubit zu verstehen, verwenden wir eine Analogie einer sich drehenden Münze, die zwei Ergebnisse liefern kann; Kopf oder Schwanz, oben oder unten. Auf diese Weise verwenden wir Elektrizität, um in aktuellen Computern Nullen und Einsen zu berechnen. Lassen Sie die Münze nun gleichzeitig in alle Richtungen rotieren, nicht nur nach oben oder unten. Wieso ist dieser leistungsfähiger als ein herkömmlicher Pc? Ein unendlich mächtigerer Paradigmenwechsel als Theoretischer Physiker Michio Kaku nennt es gerne. Und diese Elektronen rechnen in Paralleluniversen, weil die Elektronen gleichzeitig in alle möglichen Richtungen rotieren. Elektronen haben die Möglichkeit, gleichzeitig an zwei Orten zu sein, und deshalb sind sie unendlich leistungsfähiger und außerhalb der Reichweite eines herkömmlichen Computer systems.
Quantenverschränkung verstehen
Die Schaltung von Quantencomputern nutzt die Quantenverschränkung zwischen benachbarten Teilchen auf der Leiterplatte. Dadurch können die Qubits miteinander kommunizieren, anders als bei klassischen Computern, wo die Bits nicht miteinander kommunizieren und Berechnungen unabhängig voneinander durchführen. Nullen kommunizieren nicht mit Einsen, und umgekehrt gilt das auch, aber bei Atomen wirkt sich eine Aktion auf ein Bit auf das/die benachbarte(n) Atom(e) aus. Das nennen wir Verschränkung. Der Anwendungsfall besteht darin, dass wir Subraumkommunikation für die sofortige Kommunikation in Raumschiffen haben und trotz der Entfernungen miteinander kommunizieren können.
Das Rennen um einen Allzweck-Quantencomputer
Quantenüberlegenheit liegt vor, wenn ein Quantencomputer bei bestimmten Aufgaben mit einem leistungsstarken klassischen Pc mithalten und ihn schlagen kann. Vor drei Jahren konnte Google dies nachweisen. Es ist ein Pferderennen, und Qiskit von IBM ist der Sieger. Auch die chinesische Regierung macht in diesem Bereich Fortschritte. Zu den weiteren Akteuren gehören auch Honeywell, Microsoft usw. Sie wissen, wer dies entwickeln wird, wird die Weltwirtschaft dominieren. Es gibt viele Anwendungsfälle für die Qualitätskontrolle. die Erfindung neuer Medikamente gegen Krebs, die Entwicklung neuer Pflanzenarten, die gegen Dürre resistent sind, die Schaffung einer empfindungsfähigen KI, Nahrungsmittelproduktion, Lösungen zur globalen Erwärmung und Lösungen für unheilbare Krankheiten.
Was kommt als nächstes, nachdem wir Quantencomputer in Massenproduktion hergestellt haben und nach einer weiteren neuen Erfindung suchen? Wir können uns auch mit Nuklearcomputern befassen, aber das ist ein anderes Thema für einen anderen Artikel.
