Quantumcomputer

Het vergroten van de rekenkracht van technologie is een van de hoofdtaken van wetenschappers en ingenieurs. Een kwantumcomputer kan het oplossen. Het apparaat wordt ontwikkeld door Google, IBM, Intel en andere bedrijven. Theoretisch werkt een quantum-pc 100 miljoen keer sneller dan normaal.

Wat is een kwantumcomputer?

processor

Zo’n computerapparaat werkt niet met bits, maar met qubits. Hierdoor is een quantum-pc in staat alle mogelijke toestanden van een object gelijktijdig te verwerken. Maar in de praktijk voeren supercomputers hetzelfde aantal logische bewerkingen per minuut uit..

Voordelen

Voorlopig ontwerp

Het belangrijkste voordeel van de nieuwe technologie is kwantumsuperioriteit. Dit is het vermogen van computerapparatuur om taken op te lossen die ontoegankelijk zijn voor krachtige supercomputers. Niet alle wetenschappers steunen het idee om zo’n pc te maken. Het belangrijkste argument daartegen is de onmogelijkheid om de juistheid van de verkregen oplossing te verifiëren. Tijdens berekeningen kan het apparaat een fout maken door 0 en 1 door elkaar te halen en kan het probleem niet worden geïdentificeerd.

Op dit moment is het grootste probleem bij het creëren van kwantumsuperioriteit de stabiliteit van qubits. Deze elementen moeten zorgvuldig worden behandeld: onbedoeld geluid of trillingen leiden tot verlies van gegevens die de computer kon berekenen. Voor een stabiele werking van de apparatuur mag de omgevingstemperatuur niet meer dan 20 mK bedragen.

Hoe werkt qubit?

Bit en qubit

Op standaardcomputers wordt informatie weergegeven in binaire code. De bits voor het opslaan en verwerken van gegevens hebben de waarden 0 of 1. Transistors voeren wiskundige bewerkingen uit en het resultaat van de binaire code-conversie verschijnt op het scherm.

Qubit is een informatie-opslageenheid in een kwantumcomputer. Naast 0 en 1 kan het zich in een onbepaalde grenstoestand bevinden die superpositie wordt genoemd. Om een ​​qubit te krijgen, moet je één atoom nemen, het fixeren en stabiliseren, het beschermen tegen externe straling, het aan een ander atoom binden.

Hoe meer dergelijke elementen met elkaar zijn verbonden, hoe stabieler het systeem werkt. Om een ​​klassieke supercomputer te overtreffen, moet je meer dan 49 qubits binden. Dit is heel moeilijk: atomen zijn, ongeacht de gebruikte materialen, altijd instabiel.

Quantum computing

Rekenvoorbeeld

De theorie zegt dat het elektron zonder interactie met andere deeltjes geen eenduidige coördinaten heeft in de atoombaan. Alleen tijdens het meten verdwijnt de onzekerheid en wordt de locatie van het deeltje bekend.

Het probabilistische karakter van de veranderingen maakt het mogelijk om quantum computing te gebruiken om ongestructureerde databases te doorzoeken..

Superpositie en verduistering

Computerbediening is gebaseerd op twee mechanische fenomenen:

  1. Verwarring. Een fenomeen waarbij de toestand van twee of meer objecten onderling afhankelijk is. In 2 fotonen in een verstrengelde toestand is de heliciteit bijvoorbeeld negatief en positief. De relatie blijft bestaan ​​als je objecten in de ruimte van elkaar verwijdert.
  2. Coherente superpositie. De gelijktijdige impact op het deeltje van alternatieve (elkaar uitsluitende) omstandigheden.

Decoherence

Dit is een proces waarbij de toestand van een kwantumsysteem onbeheersbaar wordt. Decoherence treedt op wanneer veel qubits van elkaar afhankelijk zijn. Het probleem doet zich voor wanneer de computer interageert met straling, kosmische straling of een magnetisch veld..

Er worden verschillende methoden gebruikt om computers te beschermen tegen “rollen” naar de gebruikelijke computerprocessen. D-Wave Systems koelt atomen af ​​tot nul om ze te beschermen tegen invloeden van buitenaf. De quantumprocessor wordt in beschermende schalen geplaatst, dus het voltooide apparaat is erg omvangrijk.

De kans om een ​​quantum-pc te maken

Vergelijking met klassiek

Een qubit kan niet worden opgebouwd uit meerdere deeltjes en alleen atomen kunnen in de vereiste staat verkeren. Deze meerdere deeltjes zijn standaard onrustig. Chinese en Canadese wetenschappers probeerden met fotonchips een computer te ontwikkelen, maar dat lukte niet.

Bestaande soorten quantum-pc’s:

  • in halfgeleider siliciumkristallen;
  • op elektronen in halfgeleider quantum dots;
  • in microholtes met één holte;
  • op lineaire optische elementen;
  • op ionen in een eendimensionaal kristal gevangen in Paul.

Quantumcomputing omvat een reeks bewerkingen die worden uitgevoerd met een of meer qubits, waardoor het hele systeem verandert. De taak is om uit al zijn staten de juiste te kiezen die het resultaat van de berekeningen geeft. Er kunnen zoveel mogelijk staten zijn, zo dicht mogelijk bij de waarheid.

De nauwkeurigheid van deze berekeningen verschilt bijna altijd van eenheid..

Geschiedenis van de schepping

Een volwaardige quantum-pc vereist aanzienlijke vooruitgang in de natuurkunde. De programmering moet anders zijn dan nu. Quantumcomputers zullen niet in staat zijn om problemen op te lossen die de macht van gewone mensen te boven gaan, maar zullen de oplossingen versnellen van de problemen waarmee ze omgaan..

De laatste doorbraak was de creatie van de Bristlecone-processor door Google. In het voorjaar van 2018 gaf het bedrijf een verklaring af over het verkrijgen van een 72-qubit-processor, maar de werkprincipes van het bedrijf onderschreven het niet. Er wordt aangenomen dat om een ​​”kwantum superioriteit” te bereiken, wanneer een pc de gebruikelijke begint te overschrijden, 49 qubits nodig zijn. Google bereikte de voorwaarde, maar de kans op een rekenfout (0,6%) bleef boven de vereiste.

Waar kunnen quantumcomputers worden gebruikt?

Apparaat en functies

Moderne cryptografie is gebaseerd op het feit dat het onmogelijk is om een ​​getal snel op te splitsen in 40-50 tekens. Klassieke computers hebben hiervoor 1-2 miljard jaar nodig. Een quantum-pc voert deze wiskundige berekeningen uit in 25 seconden. Dit betekent dat elk versleutelingsalgoritme onmiddellijk kan worden gekraakt..

Andere toepassingen van quantumcomputers:

  • modellering van chemische reacties;
  • Kunstmatige intelligentie;
  • ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen.

Moderne kwantum-pc’s weten niet hoe.

Apparaten kunnen één wiskundig algoritme uitvoeren met enorme prestaties..

Ze worden bijvoorbeeld door grote bedrijven verworven om gebruikersstatistieken te verzamelen.

Beoordeel dit artikel
( Nog geen beoordelingen )
Commentaar toevoegen

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: