Hva er en Quantum Computer?

October 8  by Eliza

En kvantedatamaskin er enhver enhet som utnytter kvantemekaniske fenomener å kjøre algoritmer. Fordi kvantedatamaskiner har fundamentalt forskjellige beregnings egenskaper enn konvensjonelle datamaskiner, er data som holdes i kvantedatamaskiner referert til som qubits snarere enn biter. I konvensjonelle datamaskiner data er representert ved mikroskopiske sporene på en harddisk. I en kvante-datamaskin, blir data representert ved de kvante egenskapene til et gitt molekyl eller et sett av molekyler.

Stedet for å utføre beregninger ved å hente data fra en harddisk og behandle det ved hjelp av en integrert krets fylt med logiske porter, kvantedatamaskiner prosessdata ved å bombardere den informasjon som inneholder molekyl med korte pulser av stråling. Hver bombardement syklus representerer en algoritmisk operasjon på de data som finnes i molekylet. Når algoritmen avsluttes, blir kvantetilstand av molekylet måles, en fremgangsmåte som i seg selv forspenner sluttresultatet. Dette er på grunn av den grunnleggende usikker natur kvantemekanikk.

For å omgå dette problemet, er quantum computing algoritmer kjøre flere ganger, og det veide gjennomsnittet av utgangs asymptotisk nærmer det riktige svaret. Fordi kvantemekaniske fenomener er iboende probabilistiske snarere enn deterministisk, er ikke mulig en veldefinert svar på første forsøk.

Kvantedatamaskiner ha visse evner klassiske datamaskiner mangler. Quantum computing tillater rask faktorisering av store tall (en eksplisitt trussel mot konvensjonelle cryptographical teknikker), desto mer nøyaktig simulering av kvantefenomener, og svært effektiv database søk.

For noen søk plass av størrelse n noder, der hver node representerer en mulig løsning på et problem, er det bare én mulig løsning, og hver node må kontrolleres individuelt for eiendommer som tilsvarer en riktig løsning, quantum computing tilbyr en fantastisk hastighetsøkning. I konvensjonelle datamaskiner, er den gjennomsnittlige søketiden hvor lang tid det tar å sjekke hver node ganger antall noder (n) delt på to (det er sannsynlig at løsningen vil bli funnet omtrent halvveis i søket). I kvante-datamaskiner, er den gjennomsnittlige søketiden hvor lang tid det tar å sjekke hver node ganger kvadratroten av n. Dette overfører en stor fordel som bare blir mer imponerende når vi vurderer større problemer.

Det er ennå ikke mulig å oppfatte alle anvendelser av modne kvantedatamaskiner. Det største antall qubits noensinne som finnes i en quantum computing system er 7. Som quantum computing forskning fortsetter raskt på mange millioner dollar i støtte, vil det bare være et spørsmål om tid før en kritisk gjennombrudd oppstår og imponerende programmer er oppfunnet.