Fähigkeiten von Quantencomputern
Quantencomputer werden klassische Rechenmaschinen nicht ersetzen,
- Die Suche nach unstrukturierten Daten in Arrays istFoto-, Video-, Audio-, Textdateien ohne Markup. Die Suche und Analyse von Dateien in großer Zahl ist mit der Fragmentierung von Formaten, Sprachen, Kontext und anderen Parametern verbunden. Aber es ist klar, dass die Mengen jedes Jahr wachsen, und dies ist die wichtigste Information für Wissenschaftler, Marketingspezialisten und Sicherheitsspezialisten. Es wird davon ausgegangen, dass Quantencomputer problemlos mehrere Operationen parallel ausführen und solche Datenbanken schneller durchsuchen können.
- Optimierung:Suche nach der besten Lösung unter Berücksichtigung des gewünschten Ergebnisses und Einschränkungen. Dies wird die Lieferung verbessern, die Entscheidungsfindung in sich schnell verändernden Märkten unterstützen und die Verkehrsströme effektiver steuern.
- Modellierung von Quantensystemen, einschließlichwie Moleküle neuer Materialien oder Medikamente. Ein Quantencomputer wäre großartig darin, mit der Komplexität und Unsicherheit solcher Systeme umzugehen. Dazu gehört auch die Modellierung chemischer Reaktionen und physikalischer Wechselwirkungen.
- Lösen von mathematischen Problemen, die unglaublich schwierig sindfür klassische Computer. Dies ist ein wichtiges Merkmal von Quantencomputern, das eine neue Seite in der Kryptographie aufschlagen wird - die meisten gängigen Verschlüsselungssysteme werden anfällig sein.
Bisher wurde der leistungsstärkste Quantenprozessor von IBM entwickelt und verfügt über 127 Qubits.
Physikalische Grundlagen: Essentials
Was wird es Quantencomputern ermöglichen, Probleme besser, schneller und effizienter zu lösen als klassische Maschinen? Was sichert die Quantenüberlegenheit?
Quantencomputing, wie der Name schon sagt,basierend auf den Verfahren der Quantenphysik. Nach dem Postulat der Quantenphysik hat ein Elektron (oder ein anderes kleinstes Teilchen, z. B. ein Photon) bis zum Zeitpunkt der Messung keine eindeutigen Koordinaten, sondern befindet sich gleichzeitig an allen Punkten der Umlaufbahn. Dieser Bereich der Summe aller Zustände des Teilchens wird als Elektronenwolke bezeichnet. Vereinfacht können wir sagen, dass diese Elektronenwolke ein physikalisches Qubit (Q-Bit, Quantenbit) ist – die grundlegende Informationseinheit im Quantencomputing.
Qubits spielen beim Quantencomputing die gleiche Rollewie Bits im klassischen Rechnen. Aber wenn klassische Bits binär sind und nur an Position 0 oder 1 sein können, dann befinden sich Qubits in einer Überlagerung aller möglichen Zustände. Daher löst ein Quantencomputer das Problem nicht durch sequentielles Aufzählen, sondern durch das gleichzeitige Betrachten vieler möglicher Optionen. Natürlich erhöht sich die Rechengeschwindigkeit radikal.
Eine weitere wichtige Eigenschaft ist die Verschränkung.Dieses Phänomen beschreibt eine solche Eigenschaft von Quantenteilchen, wenn sich die Ergebnisse gemeinsamer Messungen entfernter Teilchen als korrelierend herausstellen, während Messungen getrennter Teilchen völlig zufällig sind. Je mehr Qubits Sie verwirren und ein einziges System schaffen, desto leistungsfähiger wird der Computer und desto komplexere Aufgaben können Sie lösen.
Qubits spielen im Quantencomputing die gleiche Rolle wie Bits im klassischen Computing
Aktueller Stand und Probleme
Die Medien erscheinen ständig Informationen über allesneue Fortschritte im Quantencomputing – beispielsweise verkündete Google Ende 2019 lautstark das Erreichen der Quantenüberlegenheit. Aber die Realität ist, dass Quantencomputer bisher nur hochspezialisierte Aufgaben lösen.
Zum Beispiel der Algorithmus zum Verteilen von Fotoberichten,die in China auf dem Jiuzhang-Computer gezeigt wurde. Dieses Problem ist eines von denen, die vorgeschlagen wurden, um die Quantenüberlegenheit zu demonstrieren. Und Quantencomputer bewältigen solche Aufgaben viel effizienter als Supercomputer.
Aber während der Quantencomputer die Eigenschaften berechnetSubstanzen, sondern nur die einfachsten und bekanntesten. Und die Kraft reicht nicht aus, um Stoffe mit gewünschten Eigenschaften herzustellen oder Logistikabläufe zu optimieren. Bisher wurde der leistungsstärkste Quantenprozessor von IBM entwickelt und verfügt über 127 Qubits. Und um die eingangs erwähnten Probleme zu lösen, werden Tausende von Qubits benötigt. Man kann jedoch nicht umhin zu sagen, dass die Fortschritte auf dem Gebiet des Quantencomputings in den letzten zehn Jahren enorm waren und dass es bisher keine sichtbaren Hindernisse für den Fortschritt gibt.
Aber es gibt durchaus Probleme.Es geht zum Beispiel darum, einen Quantenspeicher zu schaffen, der es ermöglichen würde, zur Lösung eines bestimmten Problems zurückzukehren und die Ergebnisse von Berechnungen zu speichern. Die Themen Systemskalierung, Erhöhung der Kohärenzzeit, Fehlerkorrektur – davon hängt die Steigerung der Rechenleistung ab. Auch im Softwareteil gibt es viele Fragen, denn um mit den Ergebnissen von Berechnungen arbeiten zu können, müssen wir die im Quantencomputing gewonnenen Daten in die Sprache der klassischen Berechnungen „übersetzen“. Und es gibt noch ein riesiges Feld für die Arbeit.
Ein Supercomputer kann nicht alles, aber er wird eine Menge Probleme lösen
Wenn sich die Realität ständig ändert,Ich möchte eine naive Frage stellen - könnte ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer all dies im Voraus "vorhersagen"? Antwort: Nein, kein Computersystem hat die Gabe der Voraussicht.
Aber es ist gerade in einer solchen sich schnell änderndenSituation, ein Quantencomputer würde helfen, die optimale Strategie auf dem Markt zu wählen, würde die besten logistischen Optionen finden, was besonders wertvoll ist, wenn die Situation auf dem Transportmarkt instabil ist. Doch bisher gibt es in keinem Land der Welt eine leistungsfähige Quantenmaschine, die solche Aufgaben bewältigen kann. Und in den kommenden Jahren ist es unwahrscheinlich, dass es erscheint.
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