Kvantberäkning är ett nytt sätt att lagra och hantera information som använder kvantfysik. Klassiska datorer hanterar information genom att använda bitar (0s och 1s), men kvantdatorer använder kvantbitar, eller qubits, som kan vara i mer än ett tillstånd samtidigt. Det betyder att kvantdatorer kan göra vissa typer av beräkningar mycket snabbare än klassiska datorer. Det betyder att de kan användas för att lösa problem som är svåra att lösa med klassiska datorer.
I den här bloggen kommer vi att prata om vad kvantberäkning är , hur det fungerar och några av de saker som det kan användas till.
Läs också: Amerikanska skolor går över till "avskedande appar" på grund av brist på busschaufförer
Vad är Quantum Computing?
Kvantberäkning är en typ av beräkning som bearbetar information med hjälp av kvantfysik. Klassiska datorer använder bitar som bara kan vara 1 eller 0, men kvantdatorer använder qubits som kan vara i mer än ett tillstånd samtidigt. På grund av detta kan kvantdatorer göra vissa beräkningar mycket snabbare än vanliga.
Sättet information bearbetas är den största skillnaden mellan traditionella och kvantdatorer. I klassisk beräkning används bitar, som representeras av elektriska eller magnetiska laddningar, för att bearbeta information genom en uppsättning logiska åtgärder. Information hanteras i kvantberäkningar genom att använda kvanttillstånd, som visas av kombinationen av kvantbitar.
Hur fungerar Quantum Computing?
Kvantberäkning är baserad på kvantfysikens regler, som förklarar hur mycket små saker beter sig. Kvantfysiken säger att partiklar kan vara i vad som kallas en "superposition" av tillstånd samtidigt. Detta innebär att en qubit kan vara både 0 och 1 samtidigt, vilket ger den en mycket bredare spridning av värden än en traditionell bit.
Entanglement är en annan viktig del av kvantfysiken. Den visar hur två partiklar kan sammanfogas så att tillståndet för den ena partikeln beror på den andras tillstånd. Detta innebär att kvantdatorer kan titta på många olika tillstånd samtidigt, vilket gör att de kan utföra vissa typer av arbete mycket snabbare än traditionella datorer.
Att hålla qubits synkroniserade är en av de svåraste delarna av kvantberäkning. Qubits är mycket känsliga för sin omgivning, och när de ansluter till resten av världen kan de förlora sina kvantegenskaper. Detta kallas "dekoherens", och det är ett av huvudproblemen med att göra kvantdatorer som kan användas i den verkliga världen.
Typer av kvantdatorer
Det finns olika typer av kvantdatorer, och var och en använder olika sätt att få qubits att fungera:
- Supraledande qubits: Dessa qubits är gjorda av supraledande kretsar som kyls till nära absoluta nolltemperaturer. De är för närvarande den mest använda typen av qubit i kvantdatorer.
- Jonfälla qubits: Dessa qubits använder joner som fångas i ett elektriskt fält och manipuleras med laser. De har använts för att skapa några av de mest avancerade kvantdatorerna hittills.
- Topologiska qubits: Dessa qubits är baserade på topologins principer, en gren av matematiken som beskriver egenskaperna hos objekt som inte förändras när de deformeras. Topologiska qubits är fortfarande till stor del teoretiska, men de har potential att vara mycket mer stabila än andra typer av qubits.
- Foton qubits: Dessa qubits är baserade på egenskaperna hos fotoner, såsom deras polarisation eller fas. De har potential att användas i kvantkommunikation och kryptografi.
Tillämpningar av Quantum Computing
Quantum computing kan ha stor inverkan på många olika områden, från säkerhet till medicinska studier. Kvantdatorer kan användas till många olika saker, såsom:
Kryptografi
Kvantdatorer kan bryta många av de krypteringsmetoder som för närvarande används. Detta kan få stora effekter på säkerheten på Internet. Kvantdatorer skulle dock också kunna användas för att göra nya krypteringsmetoder som är säkrare och inte kan brytas av kvantattacker.
Optimering
Klassiska beräkningsmetoder kan inte lösa många optimeringsproblem som optimering av leveranskedjan eller portföljoptimering just nu. Kvantdatorer, å andra sidan, skulle kunna lösa dessa problem mycket snabbare, vilket skulle hjälpa företag att driva mer effektivt.
Maskininlärning
Kvantdatorer kan användas för att träna maskininlärningsmodeller snabbare, vilket leder till mer korrekta förutsägelser och snabbare insikter.
Upptäckt av droger
Kvantdatorer skulle kunna användas för att modellera hur kemikalier och proteiner fungerar, vilket skulle göra det mycket lättare och snabbare för forskare att komma på nya läkemedel.
Finansiell modellering
Kvantdatorer skulle kunna användas för att modellera komplicerade finansiella system, vilket skulle hjälpa företag att göra mer exakta uppskattningar och hantera risker bättre.
Utmaningar med Quantum Computing
Kvantdatorer har förmågan att förändra många områden, men det finns fortfarande många problem som måste lösas innan riktiga kvantdatorer kan tillverkas. Några av de kritiska problemen är:
Upprätthålla koherens
Som redan sagts är en av de svåraste delarna av kvantdatorer att behålla qubits integritet. Även små förändringar i omgivningen kan göra att qubits förlorar sina kvantkvaliteter. Detta gör det svårt att göra korrekta beräkningar.
Felkorrigering
Kvantdatorer är till sin natur benägna att göra misstag, och det är mycket svårt att hitta effektiva sätt att fixa dem.
Skalbarhet
Kvantdatorer har inte många qubits just nu, och att göra dem större så att de kan lösa större problem är en stor uppgift.
Kosta
Att bygga och driva en fungerande kvantdator är väldigt dyrt just nu, vilket gör dem svåra att få tag på.
Se även: 3 sätt som teknik hjälper till att förbättra mental hälsa
Slutsats
I slutändan är kvantberäkning en hoppfull teknik som har potential att förändra många olika områden. Kvantberäkning skiljer sig från klassisk beräkning genom att den är baserad på kvantfysik. Det betyder att qubits och quantum grindar kan användas för att utföra uppgifter som vanliga datorer inte kan göra.
Quantum computing kan användas för många saker, som kryptering, optimering, maskininlärning, drogsökning och finansiella modeller. Men det finns också stora problem att lösa, som att hålla kvantdatorer sammanhängande, göra felkorrigerande system, göra dem större och göra dem billigare.
Även med dessa problem går kvantdatorn snabbt framåt, med stora steg framåt i hårdvara, mjukvara och programdesign. Som ett resultat kan vi förvänta oss att se fler användningsområden för kvantdatorer.
Sammantaget är kvantberäkning en stor förändring i hur vi tänker om datorer och har förmågan att öppna upp nya sätt att tänka och saker som vi inte kunde göra tidigare. Även om det fortfarande pågår arbete för att göra kvantdatorer användbara, är detta en intressant plats att hålla ett öga på under de kommande åren.
Utvald bild: Bild av freepik
Prenumerera på Whitepapers.online för att lära dig om nya uppdateringar och förändringar gjorda av teknikjättar som påverkar hälsa, marknadsföring, affärer och andra områden. Om du gillar vårt innehåll, vänligen dela på sociala medieplattformar som Facebook, WhatsApp, Twitter och mer.