A számítási teljesítmény válságponthoz érkezik. Ha továbbra is követjük a számítógépek bevezetése óta fennálló tendenciát, 2040-ig nem leszünk képesek a világ összes gépét táplálni, hacsak nem tudjuk feltörni a kvantumszámítást.
hogyan lehet nevet változtatni hóviharban
A kvantum számítógépek gyorsabb sebességet és robusztusabb biztonságot ígérnek, mint klasszikus társaik, és a tudósok évtizedek óta törekednek egy kvantum számítógép létrehozására.
Mi a kvantum és hogyan segít nekünk?
A kvantumszámítás egy alapvető módon különbözik a klasszikus számítástechnikától - az információk tárolásának módjától. A kvantumszámítás a legtöbbet hozza ki a kvantummechanika furcsa tulajdonságából, amelyet superpozíciónak neveznek. Ez azt jelenti, hogy egy „egység” sokkal több információt képes tárolni, mint a klasszikus számítástechnikában talált megfelelő.
Az információkat a bitek ’Államban’ 1 Vagy 0 , ’Mint egy villanykapcsoló, amely be- vagy kikapcsol. Ezzel szemben a kvantumszámítás olyan információegységet tartalmazhat, amely 1 , ’’ 0 , ’Vagy a a két állam szuperpozíciója .
Gondoljon egy szuperpozícióra, mint gömbre. „ 1 „Az északi pólusnál van írva, és 0 ’Délre van írva - két klasszikus bit. Ugyanakkor egy kvantumbit (vagy qubit) bárhol megtalálható a pólusok között.
Az egyszerre be- és kikapcsolható kvantumbitek forradalmi, nagy teljesítményű paradigmát nyújtanak, ahol az információkat hatékonyabban tárolják és dolgozzák fel - mondta dr. Kuei-Lin Chiu Dr. Chiu az anyagok kvantummechanikai viselkedésének kutatója volt a Massachusettsi Műszaki Intézetben.
Sokkal nagyobb mennyiségű információ egyetlen egységben történő tárolása azt jelenti, hogy a kvantumszámítás gyorsabb és energiatakarékosabb lehet, mint a ma használt számítógépek. Miért olyan nehéz ezt elérni?
Kvitek készítése
A kvantum számítógép gerincét képező Qubits-ot bonyolult elkészíteni, és ha létrejött, még nehezebb ellenőrizni. A tudósoknak arra kell késztetni őket, hogy olyan specifikus módon lépjenek kapcsolatba egymással, amely kvantum számítógépen működne.
A kutatók szupravezető anyagok, ioncsapdákban lévő ionok, egyedi semleges atomok és különböző összetettségű molekulák felhasználásával próbálták felépíteni őket. Nehéznek bizonyul azonban, hogy sokáig ragaszkodnak a kvantuminformációkhoz.
Lásd a Saját számítógép felépítése című részt
A közelmúltban végzett kutatások során az MIT tudósai új megközelítést dolgoztak ki, és csak két atomból álló egyszerű molekulák klaszterét használták qubitként.
Ultrahideg molekulákat használunk „qubitként”. Martin Zwierlein professzor, a tanulmány vezető szerzője az Alphr-nek 2017-ben elmondta. A molekulákat régóta javasolják a kvantum információ hordozójának, amelyek nagyon előnyös tulajdonságokkal rendelkeznek más rendszerekkel szemben, mint például atomok, ionok, szupravezető kvitek. stb. Itt mutatjuk be először, hogy ilyen kvantuminformációkat hosszabb ideig tárolhat egy ultracold molekulák gázában. Természetesen egy esetleges kvantumszámítógépnek számításokat is kell végeznie, például a qubiteknek kölcsönhatásban kell lenniük egymással az úgynevezett kapuk megvalósítása érdekében. Zwierlein folytatta: De először meg kell mutatnia, hogy még a kvantuminformációkhoz is ragaszkodhat, és ezt tettük is.
Az MIT-nél létrehozott kvitek a korábbi kísérleteknél hosszabb ideig, de még mindig csak egy másodpercig tartották meg a kvantuminformációt. Ez az időkeret rövidnek tűnhet, de valójában ezerszer nagyobb, mint egy elvégzett összehasonlítható kísérlet - magyarázta Zwierlein.
A közelmúltban az Új-Dél-Wales-i Egyetem kutatói jelentős áttörést értek el a kvantumszámítás felé való törekvésben. Feltaláltak egy új típusú qubit nevű flip-flop kvbitet, amely az elektront és a foszforatom magját használja. Mágneses helyett elektromos jel vezérli őket, megkönnyítve azok elosztását. A „flip-flop” kvóta úgy működik, hogy az elektront egy elektromos mező segítségével elhúzza a sejtmagtól, így elektromos dipólust hoz létre.
A qubiteken túl
A tudósoknak azonban nem csak a qubiteknek kell rájönniük. Meg kell határozniuk az anyagot is a kvantumszámítási chipek sikeres elkészítéséhez.
Chiu's papír , amely korábban 2017-ben jelent meg, ultravékony anyagrétegeket talált, amelyek egy kvantumszámítógépes chip alapját képezhetik. Chiu azt mondta az Alphr-nak: A kutatás érdekessége, hogy miként választjuk ki a megfelelő anyagot, derítjük ki annak egyedi tulajdonságait, és kihasználjuk előnyét egy megfelelő qubit felépítésére.
Moore törvénye szerint a szilícium chipeken lévő tranzisztorok sűrűsége körülbelül 18 havonta megduplázódik - mondta Chiu az Alphr-nak. Ezek a fokozatosan zsugorodó tranzisztorok azonban végül kis méretre jutnak, ahol a kvantummechanika fontos szerepet játszik.
A Moore-törvény, amelyre Chiu hivatkozott, egy számítástechnikai kifejezés, amelyet az Intel társalapítója, Gordon Moore fejlesztett ki 1970-ben. Kimondja, hogy a számítógépek teljes feldolgozási teljesítménye körülbelül kétévente megduplázódik. Ahogy Chiu kijelenti, a chipek sűrűsége csökken - erre a problémára a kvantumszámítási chipek potenciálisan képesek válaszolni.
A kvantumszámítás a végső vaporware?
Mi az a vaporware?
Abban az esetben, ha soha nem hallottál erről a kifejezésről vaporware , lényegében egy szoftverrel kapcsolatos termék, amelyet hirdetnek, de még nem érhető el, vagy esetleg soha nem válik elérhetővé. Ilyen például egy olyan szoftvertermék, amelyet erősen piacra dobtak, de soha nem látott napvilágot.
Annak ellenére, hogy az emberek évtizedek óta optimistán jósolnak a kvantumszámítógépek hatásáról, valamint az üzleti és kutatási környezet különféle előrelépéseiről, mennyire vagyunk közel a kvantumszámítás álmának megvalósításához? Ez a helyzet a jövőbeni vaporware előrejelzése, vagy valami hasznára válik?
Elmélyülünk a a kvantumszámítás valósága egy másik cikkben. Összefoglalva, egy kvantum számítógép valószínűleg nagyon irreális számítást fog végezni, mint egy hagyományos számítógép a következő egy-két évben. Ez azonban nem lesz egyenes folyamat, és nem lesz olcsó vagy előnyös a mindennapi fogyasztók számára.
