Računalniška moč doseže krizno točko. Če bomo še naprej sledili trendu od uvedbe računalnikov do leta 2040, ne bomo mogli poganjati vseh svetovnih strojev, razen če bomo uspeli razbiti kvantno računalništvo.
kako spremeniti ime v
Kvantni računalniki obljubljajo hitrejše hitrosti in močnejšo varnost kot njihovi klasični kolegi, znanstveniki pa si že desetletja prizadevajo ustvariti kvantni računalnik.
Kaj je kvant in kako nam pomaga?
Kvantno računalništvo se od klasičnega računalništva razlikuje na en temeljni način - način shranjevanja informacij. Kvantno računalništvo kar najbolje izkoristi čudno lastnost kvantne mehanike, imenovano superpozicija. Pomeni, da lahko ena 'enota' vsebuje veliko več informacij kot enakovredna klasičnemu računalništvu.
Informacije se shranijo v bitov 'V državi' 1. „Ali“ 0 , 'Kot stikalo za luč, ki se vklopi ali izklopi. Nasprotno pa lahko kvantno računanje vključuje enoto informacij, ki je lahko „ 1. , '' 0 , ’Ali a superpozicijo obeh držav .
Zamislite si superpozicijo kot kroglo. ' 1. 'Je zapisano na severnem polu, in' 0 'Je zapisano na jugu - dva klasična bita. Vendar lahko kvantni bit (ali qubit) najdemo kjer koli med polovi.
Kvantni bitji, ki jih je mogoče vklopiti in izklopiti hkrati, zagotavljajo revolucionarno, visoko zmogljivo paradigmo, kjer se informacije hranijo in obdelujejo učinkoviteje, je dejal dr. Kuei-Lin Chiu Alphru leta 2017. Dr. Chiu je bil raziskovalec kvantno-mehanskega vedenja materialov na Massachusetts Institute of Technology.
Sposobnost shranjevanja veliko večje količine informacij v eni enoti pomeni, da je kvantno računalništvo lahko hitrejše in energetsko učinkovitejše od računalnikov, ki jih danes uporabljamo. Zakaj je torej to tako težko doseči?
Izdelava kubitov
Qubitse, ki so hrbtenica kvantnega računalnika, je težko narediti in jih je, ko so enkrat vzpostavljeni, še težje nadzorovati. Znanstveniki jih morajo spodbuditi k interakciji na specifične načine, ki bi delovali v kvantnem računalniku.
Raziskovalci so za njihovo izdelavo poskušali uporabiti superprevodne materiale, ione v ionskih pastih, posamezne nevtralne atome in molekule različne zapletenosti. Vendar se zdi težko, da bi jih dolgo zadržali na kvantnih informacijah.
Glejte sorodno Kako zgraditi svoj osebni računalnik
V nedavnih raziskavah so znanstveniki z MIT zasnovali nov pristop, pri katerem so kot kubite uporabili skupino preprostih molekul iz samo dveh atomov.
Ultrahladne molekule uporabljamo kot 'kubite' profesor Martin Zwierlein, vodilni avtor prispevka, je za Alphr povedal leta 2017. Molekule že dolgo predlagajo kot nosilca kvantnih informacij z zelo ugodnimi lastnostmi v primerjavi z drugimi sistemi, kot so atomi, ioni, superprevodni kubiti itd. Tu prvič dokazujemo, da lahko takšne kvantne informacije dalj časa shranjujete v plinu ultrahladnih molekul. Seveda bo morebitni kvantni računalnik moral opraviti tudi izračune, na primer, da bodo kubiti medsebojno delovali, da bi uresničili tako imenovana vrata. Zwierlein je nadaljeval: Najprej pa morate pokazati, da se lahko celo držite kvantnih informacij in to smo storili.
Kubiti, ustvarjeni na MIT, so kvantne informacije zadržali dlje kot prejšnji poskusi, vendar še vedno le eno sekundo. Ta časovni okvir se morda sliši kratko, vendar je v resnici približno tisočkrat daljši od primerljivega eksperimenta, ki je bil opravljen, je pojasnil Zwierlein.
V zadnjem času so raziskovalci z Univerze v Novem Južnem Walesu naredili pomemben preboj v prizadevanju za kvantno računalništvo. Izumili so novo vrsto kubita, imenovanega flip-flop kubit, ki uporablja elektron in jedro fosforjevega atoma. Nadzira jih električni signal namesto magnetnega, zaradi česar jih je lažje distribuirati. Kubit 'flip-flop' deluje tako, da z uporabo električnega polja elektron potegne stran od jedra in tako ustvari električni dipol.
Onkraj kubitov
Znanstveniki pa morajo ugotoviti le kubite. Prav tako morajo določiti material za uspešno izdelavo kvantnih računalniških čipov.
Chiu's papir , objavljen v začetku leta 2017, je našel ultra tanke plasti materialov, ki bi lahko predstavljali osnovo za kvantni računalniški čip. Chiu je Alphru dejal: Zanimivost te raziskave je, kako izberemo pravi material, ugotovimo njegove edinstvene lastnosti in izkoristimo njegovo prednost za izdelavo primernega kubita.
Moorejev zakon napoveduje, da se gostota tranzistorjev na silicijevih čipih podvoji približno vsakih 18 mesecev, je Chiu dejal za Alphr. Vendar bodo ti postopoma skrčeni tranzistorji sčasoma dosegli majhen obseg, kjer ima kvantna mehanika pomembno vlogo.
Mooreov zakon, na katerega se je Chiu skliceval, je računalniški izraz, ki ga je leta 1970 razvil soustanovitelj Intela Gordon Moore. Navaja, da se celotna procesorska moč računalnikov podvoji približno vsaki dve leti. Kot navaja Chiu, se gostota čipov zmanjša - problem, na katerega lahko potencialno odgovorijo kvantni računalniki.
Je kvantno računalništvo vrhunska vaporware?
Kaj je vaporware?
V primeru, da za izraz niste nikoli slišali vaporware , je v bistvu izdelek, povezan s programsko opremo, ki se oglašuje, vendar še ni na voljo ali morda nikoli ne postane na voljo. Primer je programski izdelek, ki je bil močno tržen, vendar nikoli ni ugledal luči sveta.
Kljub temu, da ljudje desetletja optimistično napovedujejo vpliv kvantnih računalnikov in različne dosežke v poslovnem in raziskovalnem okolju, kako blizu smo doseganju sanj o kvantnem računalništvu? Ali je ta situacija napoved prihodnje parne programske opreme ali bo kaj koristila?
Poglobili smo se v realnost kvantnega računalništva v drugem članku. Če povzamemo, kvantni računalnik bo v naslednjem letu ali dveh verjetno izvedel zelo nerealistične izračune hitreje kot običajni računalnik. Vendar to ne bo preprost postopek in ne bo poceni ali koristen za vsakodnevne potrošnike.
