Mogelijkheden van kwantumcomputers
Kwantumcomputers zullen klassieke computermachines niet vervangen,
- Zoeken naar ongestructureerde gegevens in arrays isfoto-, video-, audio-, tekstbestanden zonder opmaak. Het zoeken en analyseren van bestanden in grote aantallen gaat gepaard met de fragmentatie van formaten, talen, context en andere parameters. Maar het is duidelijk dat de volumes elk jaar groeien en dit is de belangrijkste informatie voor wetenschappers, marketeers en beveiligingsspecialisten. Aangenomen wordt dat kwantumcomputers gemakkelijk meerdere bewerkingen parallel kunnen uitvoeren en sneller door dergelijke databases kunnen zoeken.
- Optimalisatie:zoeken naar de beste oplossing, rekening houdend met het gewenste resultaat en beperkingen. Dit zal de levering verbeteren, de besluitvorming in snel veranderende markten helpen en de verkeersstromen beter beheren.
- Modellering van kwantumsystemen, waaronder:zoals moleculen van nieuwe materialen of medicijnen. Een kwantumcomputer zou geweldig zijn in het omgaan met de complexiteit en onzekerheid van dergelijke systemen. Dit omvat ook het modelleren van chemische reacties en fysische interacties.
- Rekenproblemen oplossen die ongelooflijk moeilijk zijnvoor klassieke computers. Dit is een belangrijk kenmerk van kwantumcomputers, die een nieuwe pagina in cryptografie zullen openen - de meeste gebruikelijke coderingssystemen zullen kwetsbaar zijn.
Tot nu toe is de krachtigste kwantumprocessor gemaakt door IBM en heeft deze 127 qubits.
Fysieke basis: Essentials
Waardoor kunnen kwantumcomputers problemen beter, sneller en efficiënter oplossen dan klassieke machines? Wat zorgt voor quantum suprematie?
Quantum computing, zoals de naam al aangeeft,gebaseerd op de processen van de kwantumfysica. Volgens het postulaat van de kwantumfysica heeft een elektron (of een ander kleinste deeltje, bijvoorbeeld een foton) tot het moment van meten geen eenduidige coördinaten, maar bevindt het zich tegelijkertijd op alle punten van de baan. Dit gebied van de som van alle toestanden van het deeltje wordt de elektronenwolk genoemd. Op een vereenvoudigde manier kunnen we zeggen dat deze elektronenwolk een fysieke qubit (q-bit, kwantumbit) is - de basiseenheid van informatie in kwantumcomputers.
Qubits spelen dezelfde rol in quantum computingzoals bits in klassieke informatica. Maar als klassieke bits binair zijn en alleen op positie 0 of 1 kunnen staan, dan bevinden qubits zich in een superpositie van alle mogelijke toestanden. Daarom lost een kwantumcomputer het probleem niet op door opeenvolgende tellingen, maar door veel mogelijke opties tegelijk te overwegen. Uiteraard neemt de rekensnelheid radicaal toe.
Een andere belangrijke eigenschap is verstrengeling.Dit fenomeen beschrijft zo'n eigenschap van kwantumdeeltjes, wanneer de resultaten van gezamenlijke metingen van verre deeltjes gecorreleerd blijken te zijn, terwijl metingen van deeltjes afzonderlijk volledig willekeurig zijn. Hoe meer qubits je door elkaar weet te halen, waardoor je één systeem creëert, hoe krachtiger de computer wordt en hoe complexere taken je kunt oplossen.
Qubits spelen dezelfde rol in quantum computing als bits in klassieke computing
Huidige staat en problemen
De media verschijnt constant informatie over allesnieuwe ontwikkelingen in kwantumcomputing - zo kondigde Google eind 2019 luid de verwezenlijking van kwantumsuperioriteit aan. Maar de realiteit is dat kwantumcomputers tot nu toe alleen zeer gespecialiseerde problemen oplossen.
Zo is het algoritme voor het verspreiden van fotoreportages,die in China op de Jiuzhang-computer werd getoond. Dit probleem is een van de problemen die zijn voorgesteld om kwantumsuperioriteit aan te tonen. En kwantumcomputers kunnen dergelijke taken veel efficiënter aan dan supercomputers.
Maar terwijl de kwantumcomputer de eigenschappen berekentstoffen, maar alleen de meest eenvoudige en bekende. En er is te weinig kracht om stoffen met gewenste eigenschappen te creëren of logistieke stromen te optimaliseren. Tot nu toe is de krachtigste kwantumprocessor gemaakt door IBM, en deze heeft 127 qubits. En om de aan het begin van het artikel genoemde problemen op te lossen, zijn duizenden qubits nodig. Het kan echter niet anders dan dat de vooruitgang op het gebied van quantum computing in de afgelopen tien jaar enorm is geweest, en tot dusver zijn er geen zichtbare obstakels voor vooruitgang.
Maar er zijn zeker problemen.Dit is bijvoorbeeld een kwestie van het creëren van een kwantumgeheugen dat het mogelijk zou maken om terug te keren naar de oplossing van een bepaald probleem en de resultaten van berekeningen op te slaan. De problemen van systeemschaling, het vergroten van de coherentietijd, foutcorrectie - de toename van de rekenkracht hangt hiervan af. Er zijn ook veel vragen in het softwaregedeelte, want om met de resultaten van berekeningen te kunnen werken, moeten we de gegevens die zijn verkregen in kwantumcomputing "vertalen" naar de taal van klassieke berekeningen. En er is nog een enorm werkveld.
Een supercomputer kan niet alles, maar het lost wel een heleboel problemen op
Wanneer de realiteit rondom voortdurend verandert,Ik wil een naïeve vraag stellen: kan een voldoende krachtige kwantumcomputer dit alles van tevoren "voorspellen"? Antwoord: nee, geen enkel computersysteem heeft de gave van vooruitziendheid.
Maar het is juist in zo'n snel veranderendeeen kwantumcomputer zou helpen bij het kiezen van de optimale strategie op de markt, zou de beste logistieke opties vinden, wat vooral waardevol is in omstandigheden waarin de situatie op de transportmarkt onstabiel is. Maar tot nu toe is er in geen enkel land ter wereld een krachtige kwantummachine die dergelijke taken aankan. En in de komende jaren zal het waarschijnlijk niet verschijnen.
Lees verder:
Wetenschappers hebben een zwart gat gevonden dat 50 keer groter is dan sterrenstelsels
Natuurkundigen hebben aangetoond dat water bij lage temperaturen in twee vloeistoffen verandert
Rusland heeft een legering uitgevonden die bestand is tegen de energie van een thermonucleaire reactor