Puterea de calcul atinge un moment de criză. Dacă vom continua să urmăm tendința existentă de la introducerea computerelor, până în 2040, nu vom avea capacitatea de a alimenta toate mașinile din lume, decât dacă putem sparge calculul cuantic.
cum să ștergi aprecieri pe Twitter
Calculatoarele cuantice promit viteze mai mari și o securitate mai robustă decât omologul lor clasic, iar oamenii de știință se străduiesc să creeze un computer cuantic de zeci de ani.
Ce este cuantica și cum ne ajută?
Calculul cuantic diferă de calculul clasic într-un mod fundamental - modul în care sunt stocate informațiile. Calculul cuantic profită la maximum de o proprietate ciudată a mecanicii cuantice, numită suprapunere. Înseamnă că o „unitate” poate conține mult mai multe informații decât echivalentul găsit în calculul clasic.
Informațiile sunt stocate în „ biți 'În stare' 1 'Sau' 0 , 'Ca un întrerupător care se aprinde sau se oprește. Prin contrast, calculul cuantic poate include o unitate de informații care poate fi „ 1 , '' 0 , Sau a suprapunerea celor două stări .
Gândiți-vă la o suprapunere ca la o sferă. ‘ 1 „Este scris la polul nord și„ 0 ‘Este scris la sud - două biți clasici. Cu toate acestea, un bit cuantic (sau qubit) poate fi găsit oriunde între poli.
Biții cuantici care pot fi activați și opriți în același timp, oferă o paradigmă revoluționară, de înaltă performanță, în care informațiile sunt stocate și procesate mai eficient, a spus Dr. Kuei-Lin Chiu către Alphr în 2017. Dr. Chiu a fost cercetător pentru comportamentul mecanic cuantic al materialelor la Institutul de Tehnologie din Massachusetts.
Capacitatea de a stoca o cantitate mult mai mare de informații într-o unitate înseamnă că calculul cuantic poate fi mai rapid și mai eficient din punct de vedere energetic decât computerele pe care le folosim astăzi. Deci, de ce este atât de greu de realizat?
A face qubits
Qubits, coloana vertebrală a unui computer cuantic, este dificil de realizat și, odată stabilit, sunt și mai greu de controlat. Oamenii de știință trebuie să îi determine să interacționeze în moduri specifice care ar funcționa într-un computer cuantic.
Cercetătorii au încercat să folosească materiale supraconductoare, ioni reținuți în capcane de ioni, atomi neutri individuali și molecule de complexitate variabilă pentru a le construi. Cu toate acestea, a le face dificil să se țină de informațiile cuantice pentru o lungă perioadă de timp.
Vedeți cum să vă construiți propriul computer
În cercetările recente, oamenii de știință de la MIT au conceput o nouă abordare, folosind un grup de molecule simple formate din doar doi atomi drept qubiți.
Folosim molecule ultra-reci ca „qubiți”, profesorul Martin Zwierlein, autorul principal al lucrării, a declarat pentru Alphr în 2017. Moleculele au fost mult timp propuse ca purtătoare de informații cuantice, cu proprietăți foarte avantajoase față de alte sisteme precum atomi, ioni, qubits supraconductori. , etc. Aici, arătăm pentru prima dată că puteți stoca astfel de informații cuantice pe perioade îndelungate într-un gaz de molecule ultracold. Desigur, un eventual computer cuantic va trebui să facă, de asemenea, calcule, de exemplu, pentru ca qubitii să interacționeze între ei pentru a realiza așa-numitele porți. Zwierlein a continuat, dar mai întâi, trebuie să arăți că poți chiar să te menții la informațiile cuantice, și asta am făcut.
Qubit-urile create la MIT au păstrat informațiile cuantice mai mult decât încercările anterioare, dar totuși doar o secundă. Acest interval de timp s-ar putea suna scurt, dar este de fapt de ordinul a o mie de ori mai lung decât un experiment comparabil care a fost făcut, a explicat Zwierlein.
Mai recent, cercetătorii de la Universitatea din New South Wales au făcut o descoperire semnificativă în impulsul către calculul cuantic. Au inventat un nou tip de qubit numit flip-flop qubit, care folosește electronul și nucleul unui atom de fosfor. Acestea sunt controlate de un semnal electric în loc de unul magnetic, făcându-le mai ușor de distribuit. Qubit-ul „flip-flop” funcționează prin tragerea electronului departe de nucleu folosind un câmp electric, creând un dipol electric.
Dincolo de qubits
Cu toate acestea, oamenii de știință nu trebuie să-și dea seama doar de qubits. De asemenea, trebuie să determine materialul pentru a realiza cu succes cipurile de calcul cuantic.
Chiu’s hârtie , publicat mai devreme în 2017, a găsit straturi ultra-subțiri de materiale care ar putea sta la baza unui cip de calcul cuantic. Chiu i-a spus lui Alphr: „Interesantul acestei cercetări este modul în care alegem materialul potrivit, aflăm proprietățile sale unice și folosim avantajul său pentru a construi un qubit adecvat.
Legea lui Moore prezice că densitatea tranzistoarelor de pe cipurile de siliciu se dublează aproximativ la fiecare 18 luni, a spus Chiu pentru Alphr. Cu toate acestea, aceste tranzistoare micșorate progresiv vor ajunge în cele din urmă la o scară mică, unde mecanica cuantică joacă un rol important.
Legea lui Moore, la care s-a referit Chiu, este un termen de calcul dezvoltat de cofondatorul Intel Gordon Moore în 1970. Acesta afirmă că puterea totală de procesare pentru computere se dublează la fiecare doi ani. După cum afirmă Chiu, densitatea cipurilor scade - o problemă la care cipurile de calcul cuantic pot răspunde.
Este calculul cuantic ultimul vaporware?
Ce este vaporware-ul?
În cazul în care nu ați auzit niciodată de termen vaporware , este în esență un produs legat de software care este promovat, dar nu este încă disponibil sau, eventual, nu devine niciodată disponibil. Un exemplu este un produs software care a fost puternic comercializat, dar nu a văzut niciodată lumina zilei.
În ciuda faptului că oamenii au făcut predicții optimiste timp de decenii cu privire la impactul computerelor cuantice și la diferitele progrese din mediul de afaceri și de cercetare, cât de aproape suntem de realizarea visului de calcul cuantic? Este această situație o predicție a viitorului vaporware sau va deveni ceva util?
Ne adâncim în realitatea calculului cuantic într-un alt articol. Pe scurt, un computer cuantic va realiza probabil un calcul foarte nerealist mai rapid decât un computer convențional în următorul sau doi ani. Cu toate acestea, nu va fi un proces simplu și nu va fi ieftin sau benefic pentru consumatorii obișnuiți.
