Werden Quantencomputer alle Schüsse geben?

Inhalt

• Was ist ein Quantencomputer?
• Kann es die Zeit umkehren?
• Das zukünftige Potenzial von Quantencomputern
• Quellen

Ich bin ein Software-Ingenieur mit einer Leidenschaft für Wissenschaft, Technologie, Wirtschaft und alles dazwischen.

Was ist ein Quantencomputer?

Seit Jahrzehnten verwenden Computer immer Bits und das Binärsystem, um Informationen zu berechnen. Dieses System besteht aus Nullen und Einsen und gibt einem normalen Computer einen präzisen Befehl. Die Maschine reagiert somit mit der Durchführung der entsprechenden Aktivität, unabhängig davon, ob sie einen Auftrag abschließt oder die angeforderten Daten erzeugt.

Ein Quantencomputer verwendet Qubits, eine komplexere Quantenversion des traditionellen Binärsystems, die endlose Möglichkeiten bietet. Im Gegensatz zu unseren derzeitigen Computern können die der Maschine erteilten Aufträge oder Anweisungen mit Hilfe von Überlagerung, Verschränkung und Interferenz unter einem gewissen Maß an Unsicherheit ausgeführt werden. Aber was bedeutet das?

In der Quantenwelt kann die Überlagerung mit einem konstanten Spin einer Münze verglichen werden, die auf jeder Seite null und eins einzeln hat. Daher besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass das Ergebnis Null ist, und eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass es Eins ist. Außerdem muss diese Wahrscheinlichkeit nicht 50/50 betragen, was ein gewisses Maß an Unsicherheit bei der Datenübertragung hinterlässt.

Die Verschränkung umfasst zwei Qubits, die sich in einer Überlagerung zwischen Null und Eins drehen und sich in ihrer Bewegung nachahmen. Dies bedeutet, dass Sie, wenn Sie den Zustand eines Partikels ändern, anschließend den angegebenen Wert des anderen Partikels ändern, unabhängig davon, wie weit diese Partikel voneinander entfernt sind. Die Partikel sind miteinander verbunden, jedoch nicht durch eine physikalische Verbindung.

Und schließlich ist Interferenz die Wellenbewegung, die von Partikeln erzeugt wird, die als Schlagen bezeichnet werden, wenn die Daten übertragen werden. Überlagerung erzeugt Interferenzmuster, die manchmal harmonisch wirken oder sich bei der Datenverarbeitung gegenseitig aufheben können. Wenn Sie sich am Kopf kratzen, bedeutet dies nur, dass Sie langsam anfangen, es zu bekommen.

Um ein besseres Verständnis von Quantencomputern zu erlangen, müssen Sie verstehen, was Quantenmechanik ist. Die Quantenmechanik ist die wissenschaftliche Theorie hinter den kleinsten Teilen der Welt um uns herum, wie Molekülen, Atomen und anderen subatomaren Teilchen.

Basierend auf umfangreichen Forschungen konnten Wissenschaftler Quantenchips in hermetisch versiegelten Glaslabors konstruieren und auf Leiterplatten temperaturgesteuerter Quantencomputer platzieren. Das Metall auf einem Siliziumchip, auch als supraleitende Qubits bekannt, ist die Art und Weise, wie die Informationsteilchen von Punkt A nach B übertragen werden.

Kann es die Zeit umkehren?

In einer sorgfältig kontrollierten Umgebung konnten Wissenschaftler einen Quantencomputer verwenden, um einen zuvor stattgefundenen Prozess umzukehren.

Wie wurde das gemacht? In der Theorie der Quantenmechanik werden die Atome und verschiedene Teilchen als Wellenfunktion beschrieben. Es ist nicht dasselbe wie eine greifbare Welle, aber es ist eine abstrakte mathematische Darstellung der Position und Bewegung eines Elektrons. Trotzdem sind diese Berechnungen seiner Position alle wahrscheinlich, und nichts ist jemals genau.

Trotzdem konnten die Forscher diese Berechnungen durchführen und das Gesetz der Thermodynamik verwenden, um einen Prozess umzukehren, der um zwei Qubits stattgefunden hatte. Obwohl es in einer Standardatmosphäre schwierig und problematisch ist, ist es in einer Quantenumgebung zu einem unkomplizierten Verfahren geworden. Dies bedeutet nicht, dass endlich eine Zeitmaschine erstellt wurde. Sie waren jedoch immer noch in der Lage, ein Computerprogramm zu schreiben, das das System in 85% der Fälle wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt.

Als ein drittes Qubit in das Experiment eingeführt wurde, verringerte sich die Erfolgsrate auf nur 50%, da es für den Computer schwieriger war, die Kontrolle über die Umgebung zu behalten. Dieser Durchbruch zeigt, wie sie leicht Ereignisse nachahmen können, die in der realen Welt nicht dupliziert werden können.

Das zukünftige Potenzial von Quantencomputern

Unsicherheit wird normalerweise nicht positiv gesehen. Quantencomputer nutzen jedoch die Überlagerung und diese Unsicherheit, um Probleme auf andere Weise zu lösen.

In der Gesundheitsbranche plagen Krankheiten Millionen von Menschen. Mit Hilfe dieser Computer und speziell entwickelter Anwendungen kann man die Unsicherheit nutzen, um die Ausbreitung einer bestimmten Krankheit vorherzusagen und eine Heilung zu finden.

Unsicherheit mit der IT-Branche bedeutet, dass Sie diese Technologie verwenden können, um zu verhindern, dass Hacker auf private Informationen zugreifen. Ein Hacker wäre niemals in der Lage, einen Passwortschlüssel perfekt zu dekodieren, da er die Gesetze der Quantenphysik brechen müsste, um die Verschlüsselung mit dieser Technologie zu brechen.

Der schockierendste Aspekt ist die Entwicklung von Anwendungen zum Teleportieren von Informationen unter Verwendung eines Quantencomputers. Es ist nicht die Teleportation eines physischen Objekts, sondern der Transport von Daten. Dies ist möglich durch die Manipulation von Photonenteilchen über Raum und Zeit, die Schaffung eines Kanals für die Teleportation und die Ermöglichung einer neuen Art von Internet. Wissenschaftler konnten dies vervollständigen, indem sie zwei Zwillingsphotonenteilchen verschränkten, indem sie eines an einen Satelliten sendeten, der die Erde umkreist, und dann mit der Manipulation eines Photons begannen, das wiederum auch das andere manipulierte. Warum oder wie dies geschieht, ist nicht ganz klar, aber es wurde erreicht.

Aufgrund der fortschrittlichen Fähigkeiten dieser neuen Technologie steht die künstliche Intelligenz kurz vor dem Erreichen eines völlig neuen Niveaus. Das menschliche Gehirn war schon immer viel ausgefeilter und komplexer als jeder Computer hätte entworfen werden können. Ingenieure haben lange versucht, diese Art von neuronalen Netzen zu replizieren.

Derzeit bauen Wissenschaftler einen Quantencomputer, der dem menschlichen Gehirn sehr ähnlich ist. Die eigentliche Herausforderung dabei besteht darin, das Softwareprogramm zu entwickeln, um diese schwierige Aufgabe zu erfüllen, und es auf einen Quantencomputer hochzuladen. Es bleibt also die Frage, ob Computer alle Entscheidungen treffen werden. Du sagst es mir.

Quellen

• https://www.livescience.com/65000-quantum-computer-turns-back-time.html
• https://www.research.ibm.com/ibm-q/learn/what-is-quantum-computing/
• https://www.zdnet.com/article/intel-offers-ai-breakthrough-in-quantum-computing/
• https://www.technologyreview.com/s/608252/first-object-teleported-from-earth-to-orbit/