Kvantecomputeres muligheder
Kvantecomputere vil ikke erstatte klassiske computermaskiner.
- At søge efter ustrukturerede data i arrays erfoto, video, lyd, tekstfiler uden opmærkning. Søgning og analyse af filer i stort antal er forbundet med fragmentering af formater, sprog, kontekst og andre parametre. Men det er klart, at mængderne vokser hvert år, og dette er den vigtigste information for forskere, marketingfolk og sikkerhedsspecialister. Det antages, at kvantecomputere nemt vil udføre flere operationer parallelt og søge gennem sådanne databaser hurtigere.
- Optimering:søg efter den bedste løsning under hensyntagen til det ønskede resultat og begrænsninger. Dette vil forbedre leveringen, hjælpe med beslutningstagning på hurtigt skiftende markeder og bedre styre trafikstrømmene.
- Modellering af kvantesystemer, herundersåsom molekyler af nye materialer eller lægemidler. En kvantecomputer ville være fantastisk til at håndtere kompleksiteten og usikkerheden ved sådanne systemer. Dette omfatter også modellering af kemiske reaktioner og fysiske interaktioner.
- Løsning af matematiske problemer, der er utroligt sværetil klassiske computere. Dette er en vigtig egenskab ved kvantecomputere, som vil åbne en ny side i kryptografi – de fleste almindelige krypteringssystemer vil være sårbare.
Indtil videre er den mest kraftfulde kvanteprocessor skabt af IBM, og den har 127 qubits.
Fysiske grundlæggende: Essentials
Hvad vil gøre det muligt for kvantecomputere at løse problemer bedre, hurtigere og mere effektivt end klassiske maskiner? Hvad vil sikre kvanteoverherredømme?
Quantum computing, som navnet antyder,baseret på kvantefysikkens processer. Ifølge kvantefysikkens postulat, indtil måleøjeblikket, har en elektron (eller anden mindste partikel, for eksempel en foton) ikke entydige koordinater, men er samtidigt placeret på alle punkter i kredsløbet. Dette område af summen af alle partiklens tilstande kaldes elektronskyen. På en forenklet måde kan vi sige, at denne elektronsky er en fysisk qubit (q-bit, kvantebit) - den grundlæggende informationsenhed i kvanteberegning.
Qubits spiller den samme rolle i kvanteberegningsom bits i klassisk databehandling. Men hvis klassiske bits er binære og kun kan være i position 0 eller 1, så er qubits i en superposition af alle mulige tilstande. Derfor løser en kvantecomputer problemet ikke ved sekventiel opregning, men ved at overveje mange mulige muligheder på én gang. Beregningshastigheden stiger naturligvis radikalt.
En anden vigtig egenskab er sammenfiltring.Dette fænomen beskriver en sådan egenskab ved kvantepartikler, når resultaterne af fælles målinger af fjerne partikler viser sig at være korrelerede, mens målinger af partikler separat er helt tilfældige. Jo flere qubits du formår at forvirre og skabe et enkelt system, jo mere kraftfuld bliver computeren, og jo mere komplekse opgaver kan du løse.
Qubits spiller den samme rolle i kvantedatabehandling som bits i klassisk databehandling
Nuværende tilstand og problemer
Medierne vises konstant information om altnye fremskridt inden for kvanteberegning – for eksempel annoncerede Google i slutningen af 2019 højlydt opnåelsen af kvanteoverlegenhed. Men virkeligheden er, at kvantecomputere indtil videre kun løser højt specialiserede problemer.
For eksempel algoritmen til distribution af fotorapporter,som blev vist i Kina på Jiuzhang-computeren. Dette problem er et af dem, der er blevet foreslået for at demonstrere kvanteoverlegenhed. Og kvantecomputere klarer sådanne opgaver meget mere effektivt end supercomputere.
Men mens kvantecomputeren beregner egenskabernestoffer, men kun de mest simple og velkendte. Og der er ikke strøm nok til at skabe stoffer med ønskede egenskaber eller optimere logistikflows. Indtil videre er den mest kraftfulde kvanteprocessor skabt af IBM, og den har 127 qubits. Og for at løse de problemer, der er nævnt i begyndelsen af artiklen, vil der kræves tusindvis af qubits. Man kan dog ikke undlade at sige, at fremskridtene inden for kvanteberegning i de sidste ti år har været enorme, og indtil videre er der ingen synlige forhindringer for fremskridt.
Men der er bestemt problemer.For eksempel er dette et spørgsmål om at skabe en kvantehukommelse, der gør det muligt at vende tilbage til løsningen af et bestemt problem og gemme resultaterne af beregninger. Problemerne med skaleringssystemer, forøgelse af kohærenstiden, fejlkorrektion - stigningen i computerkraft afhænger af alt dette. Der er også mange spørgsmål i softwaredelen, da vi for at kunne arbejde med resultaterne af beregninger skal "oversætte" de data, der er opnået ved kvanteberegning, til klassiske beregningers sprog. Og der er stadig et kæmpe arbejdsfelt.
En supercomputer kan ikke alt, men den løser en masse problemer
Når virkeligheden omkring hele tiden ændrer sig,Jeg vil gerne stille et naivt spørgsmål - kunne en tilstrækkelig kraftig kvantecomputer "forudsige" alt dette på forhånd? Svar: nej, intet computersystem har fremsynets gave.
Men det er netop i sådan en hastig forandringsituation, ville en kvantecomputer hjælpe med at vælge den optimale strategi på markedet, ville finde de bedste logistiske muligheder, hvilket især er værdifuldt under forhold, hvor situationen på transportmarkedet er ustabil. Men indtil videre er der ingen stærk kvantemaskine, der kan klare sådanne opgaver i noget land i verden. Og i de kommende år er det usandsynligt, at det dukker op.
Læs mere:
Forskere har fundet et sort hul, der er 50 gange større end galakser
Fysikere har vist, at vand bliver til to væsker ved lave temperaturer
Rusland har opfundet en legering, der kan modstå energien fra en termonuklear reaktor