Quantum Computing Explained

Est-ce que l'informatique quantique terme que vous vous sentiez comme si c'était une de ces choses que vous ne pouvez pas comprendre facilement? Eh bien, vous n'êtes pas tout à fait tort. C'est un sujet complexe et subtile, difficile à expliquer et le fait qu'il s'agit d'un domaine d'étude relativement nouveau peut-être, le rend encore plus incompréhensible. En termes très simples, l'informatique quantique a le potentiel d'accélérer les calculs (comme si les ordinateurs classiques n'étaient pas assez rapides) à un degré incroyable menant à une avance exponentielle de la puissance de traitement. Pourquoi avons-nous besoin d'une telle vitesse inimaginable et la puissance de traitement? À un certain moment dans la vie, nous avons soit regardé un film ou une série télévisée de science-fiction où les bons ont besoin de pirater un réseau informatique et d'arrêter les méchants de faire sauter le monde ou quelque acte mal. Maintenant, il ya une bombe à retardement suite à ses derniers moments et de nos bons gars ont besoin de deviner le mot de passe et ils ont besoin de le deviner rapidement avant qu'ils ne soient sauter! Un ordinateur quantique serait envoyé du ciel pour ce scénario. C'est peut-être une application tiré par les cheveux pour un ordinateur quantique, mais chiffrements de rupture à jet-vitesse est certainement l'un de ses utilisations prometteuses.

Making Sense de la Parole "Quantum"

Afin de disposer d'informatique quantique a expliqué, nous avons besoin de fouiller un peu dans la mécanique quantique. La mécanique quantique est basée sur le principe que chaque objet est constitué de particules quantiques ou quanta (les atomes, les électrons et les photons). Ces particules, parfois, se comportent comme des ondes et parfois les vagues se comportent comme des particules, mais en réalité ils ne sont ni, à moins que quelqu'un l'observe. En outre, ce que l'observateur trouve bien, une probabilité aléatoire! Ça a l'air bizarre? Eh bien, accrochez-vous. Les quanta peut exister dans les deux états simultanément! C'est ce qu'on appelle le principe de superposition dans la théorie quantique qui trouve des applications dans l'informatique quantique. Un autre principe du contre-intuitive quantique affirme qu'il existe une forte corrélation entre quanta même quand ils sont séparés par de grandes distances, même s'ils sont aux extrémités opposées de l'univers! C'est le principe de l'enchevêtrement. Bienvenue dans le monde bizarre de la mécanique quantique.

Comment puis-ordinateurs quantiques marche?

Si le paragraphe ci-dessus n'a pas beaucoup de sens, c'est peut-être une seule volonté. Un ordinateur classique utilise des bits pour coder des informations, ce qui représente une ou l'autre ou nulle, alors qu'un ordinateur quantique utilise qubits. Ainsi, en référence à l'alinéa ci-dessus, un qubit peut représenter un, un zéro ou une superposition de ces simultanée, réalisant ainsi le parallélisme quantique. De là, nous comprenons qu'un qubit peut représenter l'essentiel des informations beaucoup plus que un peu dans un ordinateur classique.

L'informatique quantique a commencé comme une idée que si les principes de la mécanique quantique pourrait être représentée par la construction d'un ordinateur quantique, l'informatique pourrait être révolutionné. Richard Feynman, physicien prix Nobel est considéré comme l'un des pionniers dans le domaine de l'informatique quantique. Il a eu l'idée d'un ordinateur quantique en 1982. En 1994, Peter Shor, un scientifique avec les Bell Labs, a conçu un algorithme qui pourrait être utilisé pour factoriser un nombre énorme en particulier les produits de facteurs premiers, à l'aide d'un ordinateur quantique. Cependant, ce fut encore une tentative théorique car il n'y avait pas d'ordinateur quantique réelle construit pour tester l'algorithme.

Défis premiers à construire un ordinateur quantique

Bien que les ordinateurs quantiques ont depuis été construits, surtout dans les dernières années, les pionniers dans ce domaine a eu quelques vrais défis en tentant de les construire. Alors que plusieurs algorithmes ont été écrites pour un ordinateur quantique hypothétique, les principes de contre-intuitives sur lesquelles elle était fondée ironiquement posé le plus grand défi dans la réalisation d'un véritable périphérique physique. Le maintien de la cohérence des états quantiques s'est avérée plus difficile. Quantum parallélisme pourrait être atteint que si les états quantiques pourraient être conservés / contrôlé pendant une certaine durée souhaitée. Facteurs environnementaux externes (y compris l'acte de mesurer un état quantique, le bruit et le bruit quantique classique, etc) ont été connus pour causer la décohérence quantique et toutes les recherches ultérieures dans le domaine des ordinateurs quantiques commencé à se concentrer sur le contrôle ou la suppression décohérence en isolant ces facteurs externes .

Des dispositifs de contrôle décohérence quantique

Les pièges et les pièges d'ions * optiques: électrodes allongées forment un champ électromagnétique à ions piège, limitant le potentiel pour les atomes à une embardée. Dispositifs de piège à ions ont également été fabriqués sur des puces. Pièges optiques appliquer des ondes lumineuses de contrôle des particules.

* Qubits supraconducteurs: Ceux-ci permettent électrons de circuler avec le moins de résistance aux basses températures.

Qubits semi-conducteurs et les quantum dots *: Ceux-ci possèdent fois plus long cohérentes.

Ont été construits ordinateurs quantiques?

Les ordinateurs quantiques avec quelques qubits (jusqu'à 10) ont été construits dans les laboratoires de recherche et ils ne réaliser quelques calculs mathématiques de base. L'une des sociétés les plus inventifs du monde, IBM investit dans la recherche informatique quantique parce qu'ils prévoient grand potentiel de marché. Beaucoup d'autres compagnies comme aussi les informaticiens pensent que les ordinateurs quantiques fois jaillir des laboratoires de recherche sur le territoire commercial, ils pourraient devenir des changeurs de jeu. Un dispositif entièrement fonctionnel quantique avec des milliers de qubits intriqués est encore une idée futuriste. Cependant, il ya beaucoup de spéculations moins dans les capacités des ordinateurs quantiques. En fait, de nombreux scientifiques conviennent qu'une réelle à grande échelle puissant appareil pourrait bien ouvrir de nouvelles possibilités qui n'ont pas été imaginées ou perçu avec les modèles actuels jouets, des algorithmes de simulation et de théories.

Est-il déjà dans le marché commercial?

Si vous pensiez que le monde de l'informatique quantique est assez bizarre, voici quelque chose qui est sur les mêmes lignes. En mai 2011, une entreprise canadienne D-Wave Systems a été dans les nouvelles pour avoir vendu un 128 qubit système informatique quantique, appelé "D-Wave One", une entreprise de sécurité mondiale, Lockheed Martin. Alors que certains chercheurs ont interrogé demandes de la société d'avoir construit un système mythique connu pour exister seulement en théorie, cependant, la société va de l'avant avec la construction d'encore plus puissants ordinateurs quantiques en escaladant jusqu'à des milliers de qubits. Lockheed Martin est une entreprise de sécurité, tous les aspects de la conception et les applications de son état-of-the-art achat ont été gardé secret, a nourri la spéculation.

Utilisations des ordinateurs quantiques

Les ordinateurs quantiques ont toujours pensé que dans le contexte de calculs mathématiques complexes et des aspects tels que l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle. L'informatique quantique promet d'avoir la capacité de comparer simultanément un grand nombre de variables et de travailler sur un grand nombre de probabilités. Ces qualités en font l'outil idéal pour les applications dans les domaines suivants.

* Diagnostic médical: Dans ce cas, plusieurs symptômes doivent être comparés avec plusieurs caractéristiques de la maladie et les résultats de plusieurs autres tests diagnostiques.

* Bioinformatique / simulations biomédicales: La puissance de traitement parallèle des ordinateurs quantiques seront utiles pour comparer des ensembles de données énormes cliniques avec des outils statistiques et probabilistes.

Robotique *: apprentissage machine et les concepts d'intelligence artificielle peuvent utiliser la puissance des ordinateurs quantiques pour alimenter les cerveaux de robots intelligents.

Modélisation du climat *: Encore une fois en raison de la capacité d'effectuer un traitement parallèle d'une série de variables, les ordinateurs quantiques peuvent fournir salut-technologie des simulations.

* Cryptanalyse: Contourner le cryptage de sécurité par craquage chiffres d'exposer des faiblesses dans les systèmes de sécurité, cette technique consiste à travailler avec diverses combinaisons de clés sécurisées qui est un usage de la marque pour les ordinateurs quantiques.

Alors que l'informatique quantique est peut-être pas l'intention de modifier radicalement notre utilisation quotidienne de l'ordinateur, sauf dans la mesure où la miniaturisation des matériels de traitement, son application dans les domaines ci-dessus sera quelque chose à espérer. On peut seulement imaginer comment déconcertante l'impact d'un tel bond en avant dans la technologie peut être....