Datorstyrka når en krispunkt. Om vi fortsätter att följa utvecklingen sedan datorer introducerades 2040, kommer vi inte att kunna driva alla världens maskiner, såvida vi inte kan knäcka kvantberäkning.
hur man ser någons ånga-önskelista
Kvantdatorer lovar snabbare hastigheter och mer robust säkerhet än deras klassiska motsvarighet, och forskare har strävat efter att skapa en kvantdator i årtionden.
Vad är kvantitet och hur hjälper det oss?
Kvantberäkning skiljer sig från klassisk beräkning på ett grundläggande sätt - hur information lagras. Kvantberäkning gör det mesta av en konstig egenskap hos kvantmekanik, kallad superposition. Det betyder att en ”enhet” kan innehålla mycket mer information än motsvarande som finns i klassisk databehandling.
Information lagras i bitar ' i staten ' 1 'Eller' 0 , Som en ljusbrytare som slås på eller av. Däremot kan kvantberäkning innehålla en informationsenhet som kan vara 1 , '' 0 , ’Eller a superposition av de två staterna .
Tänk på en superposition som en sfär. ” 1 ”Skrivs vid nordpolen, och” 0 'Är skrivet i söder - två klassiska bitar. En kvantbit (eller qubit) kan dock hittas var som helst mellan polerna.
Kvantbitar som kan vara på och av samtidigt, ger ett revolutionerande, högpresterande paradigm där information lagras och bearbetas mer effektivt, säger Dr. Kuei-Lin Chiu till Alphr 2017. Dr. Chiu var forskare för kvantmekaniskt beteende hos material vid Massachusetts Institute of Technology.
Förmågan att lagra en mycket högre mängd information i en enhet betyder att kvantberäkning kan vara snabbare och mer energieffektiv än datorer vi använder idag. Så varför är det så svårt att uppnå?
Gör qubits
Qubits, ryggraden i en kvantdator, är svåra att göra och när de väl är etablerade är de ännu svårare att kontrollera. Forskare måste få dem att interagera på specifika sätt som skulle fungera i en kvantdator.
Forskare har försökt att använda superledande material, joner som hålls i jonfällor, individuella neutrala atomer och molekyler av varierande komplexitet för att bygga dem. Det är dock svårt att få dem att hålla kvar kvantinformation under lång tid.
Se relaterat Hur man bygger din egen dator
I ny forskning utarbetade forskare vid MIT ett nytt tillvägagångssätt med hjälp av ett kluster av enkla molekyler gjorda av bara två atomer som qubits.
Vi använder ultrakolda molekyler som 'qubits' Professor Martin Zwierlein, huvudförfattare till tidningen, berättade för Alphr 2017. Molekyler har länge föreslagits som en bärare av kvantinformation, med mycket fördelaktiga egenskaper jämfört med andra system som atomer, joner, supraledande qubits. osv. Här visar vi för första gången att du kan lagra sådan kvantinformation under längre perioder i en gas av ultrakolda molekyler. Naturligtvis måste en eventuell kvantdator också göra beräkningar, till exempel, ha qubits interagerar med varandra för att förverkliga så kallade grindar. Zwierlein fortsatte, men först måste du visa att du till och med kan hålla fast vid kvantinformation, och det är vad vi har gjort.
Qubits skapade vid MIT höll kvantinformationen längre än tidigare försök, men fortfarande bara i en sekund. Denna tidsram kanske låter kort, men den är faktiskt i storleksordningen tusen gånger längre än ett jämförbart experiment som har gjorts, förklarade Zwierlein.
Mer nyligen gjorde forskare från University of New South Wales ett betydande genombrott i pushen mot kvantberäkning. De uppfann en ny typ av qubit som kallas en flip-flop qubit, som använder elektronen och kärnan i en fosforatom. De styrs av en elektrisk signal istället för en magnetisk, vilket gör dem lättare att distribuera. 'Flip-flop' qubit fungerar genom att dra elektronen bort från kärnan med hjälp av ett elektriskt fält och skapa en elektrisk dipol.
Utöver qubits
Det är inte bara qubits som forskare måste räkna ut. De måste också bestämma materialet för att framställa kvantberäkningschips framgångsrikt.
Chiu's papper , som publicerades tidigare 2017, hittade ultratunna lager av material som kunde ligga till grund för ett kvantberäkningschip. Chiu sa till Alphr, Det intressanta med denna forskning är hur vi väljer rätt material, tar reda på dess unika egenskaper och använder dess fördel för att bygga en lämplig qubit.
Moores lag förutspår att densiteten av transistorer på kiselchips fördubblas ungefär var 18: e månad, berättade Chiu för Alphr. Dessa gradvis krympta transistorer kommer dock så småningom att nå en liten skala där kvantmekanik spelar en viktig roll.
Moores lag, som Chiu hänvisade till, är en dataterm som utvecklades av Intels grundare Gordon Moore 1970. Den säger att den totala processorkraften för datorer fördubblas ungefär vartannat år. Som Chiu säger minskar chipsens densitet - ett problem som kvantberäkningschips potentiellt kan svara på.
Är quantum computing den ultimata vaporware?
Vad är vaporware?
Om du aldrig hört talas om ordet vaporware , det är i huvudsak en programvarurelaterad produkt som annonseras men ännu inte är tillgänglig eller möjligen aldrig blir tillgänglig. Ett exempel är en mjukvaruprodukt som marknadsfördes kraftigt men aldrig såg dagens ljus.
Trots att människor i decennier har gjort optimistiska förutsägelser om kvantdatorernas inverkan och de olika framstegen inom affärs- och forskningsmiljöer, hur nära är vi för att uppnå drömmen om kvantberäkning? Är denna situation en förutsägelse för framtida vaporware, eller kommer den att bli till nytta?
Vi gräver in i verkligheten för kvantberäkning i en annan artikel. Sammanfattningsvis kommer en kvantdator sannolikt att utföra en mycket orealistisk beräkning snabbare än en konventionell dator nästa år eller två. Det kommer dock inte att vara en enkel process, och det kommer inte att vara billigt eller fördelaktigt för vardagliga konsumenter.
