Datamaskiner ble en gang tenkt på som teknologier som bare var tilgjengelige for forskere og trente fagfolk. Men det skjedde et seismisk skifte i databehandlingshistorien i andre halvdel av 1970-tallet. Ikke bare har bilene blitt mye mindre og kraftigere. De ble tilgjengelig for alle for bruk i sitt eget hjem.
Om kvanteberegning
Kvanteberegning er i sin spede begynnelse i dag. De inkluderer noen av de mest oppsiktsvekkende konseptene fra fysikk fra det 20. århundre. I USA eksperimenterer og bygger Google, IBM og NASA de første kvantemaskinene. Kina investerer også aktivt i disse teknologiene.
Tror du det vil være et lignende skifte mot kvanteberegning når entusiaster kan leke med kvantecomputere fra hjemmene sine? Dette vil skje mye tidligere enn de fleste tror.
Stigning av personlige datamaskiner
Salgsfremmende video:
De første datamaskinene ble opprettet på 1950-tallet. De var store, ofte upålitelige og ikke spesielt kraftige etter dagens standarder. De ble designet for å møte globale utfordringer som å utvikle den første hydrogenbomben.
I 1964 skrev John Kemeny og Thomas Kurtz det BASIC språket. Målet deres var å lage et enkelt programmeringsspråk som ville være enkelt å lære og la enhver bruke det. Som et resultat har programmering sluttet å være utelukkende for høyt kvalifiserte forskere. Hvem som helst kunne lære dette hvis de ville.
Dette skiftet i databehandling fortsatte da de første hjemme-datamaskinene dukket opp på slutten av 1970-tallet. Hobbyister kunne nå kjøpe sin egen datamaskin og programmere den hjemme. Foreldre og barn kunne studere sammen. Disse tidlige datamaskinene var ikke veldig kraftige, og du kunne gjøre en begrenset mengde ting med dem, men de var ekstremt entusiastiske.
Da folk lekte med bilene sine, skjønte de at de trengte flere funksjoner og mer krefter. Gründerne av Microsoft og Apple skjønte at hjemmemaskinen hadde en enorm fremtid.
Nesten hver amerikaner har nå en bærbar PC, nettbrett eller smarttelefon - eller alle tre. De bruker mye tid på sosiale medier, e-handel og internettsøk.
Ingen av disse aktivitetene eksisterte på 1950-tallet. Ingen på det tidspunktet kunne tenke på noe slikt. Det var tilgjengeligheten av et nytt verktøy, datamaskinen, som førte til deres utvikling.
Skriv inn Quantum
Klassiske beregninger, som datamaskinen i hjemmet ditt, er basert på menneskelige beregninger. Maskinen fordeler all beregning i sine grunnleggende deler: de binære sifrene 0 og 1. Datamaskinene våre bruker i dag biter fra binære sifre - fordi de er enkle å implementere med brytere som enten er på eller av.
Kvanteberegning er basert på hvordan universet beregner. Den inneholder all den klassiske beregningen, men den inkluderer også flere nye konsepter som har kommet fra kvantefysikk.
I stedet for biter, har kvanteberegning kvbiter. Resultatet av kvanteberegning er imidlertid nøyaktig det samme som i klassisk databehandling: antall biter.
Forskjellen er at datamaskinen under denne prosessen kan manipulere qubits ved hjelp av biter. Det kan sette qubits i en superposisjon av stater og vikle dem inn.
Hva betyr dette?
Både superposisjon og sammenfiltring er begreper i kvantemekanikk som de fleste ikke er kjent med. Superposisjon betyr omtrent at en kvbit kan være en kombinasjon av enten 0 eller 1. Forviklinger betyr korrelasjon mellom qubits. Når en av et par sammenfiltrede qubits måles, viser den umiddelbart hvilken verdi du vil få når du måler partneren. Dette er hva Einstein kalte "nifs handling på avstand."
Matematikken som kreves for å fullstendig beskrive kvantemekanikk er skremmende, og denne bakgrunnen kreves for å designe og bygge en kvantedatamaskin. Men matematikken som trengs for å forstå kvanteberegning og for å komme i gang med å designe kvantekretser er mye enklere: algebra i videregående skole er i det vesentlige det eneste kravet.
Kvanteberegning og deg
Kvantedatamaskiner er akkurat i gang. De er store maskiner som er upålitelige og ennå ikke veldig kraftige.
Hva vil de brukes til? Kvanteberegning har viktige anvendelser innen kryptografi. I 1994 viste MIT-matematikeren Peter Shore at hvis kvantedatamaskiner ble bygget, kunne de bryte moderne krypteringsmetoder på Internett. Dette ansporet opprettelsen av nye måter å kryptere data som tåler kvanteangrep, og innledet tiden etter post-kvantekryptografi.
Det ser også ut som kvanteberegning sannsynligvis vil ha stor innvirkning på kjemi. Det er visse reaksjoner som er vanskelig for klassiske datamaskiner å simulere. Kjemikere håper at kvantemaskiner vil være effektive i å simulere disse fenomenene.
Men vi tror ikke det er fornuftig å spekulere i hva folk flest vil gjøre med kvantecomputere om 50 år. Når vil kvanteberegning bli noe alle kan bruke i hjemmet sitt?
Svaret er at dette allerede er mulig. I 2016 la IBM en liten kvantecomputer til skyen. Alle med Internett-tilkobling kan designe og kjøre egne kvantekretser på denne datamaskinen. En kvantekrets er en sekvens av grunnleggende trinn som utfører en beregning.
IBMs kvantecomputer er ikke bare gratis å bruke, men har også et enkelt grafisk grensesnitt. Det er en liten, ikke veldig kraftig maskin, som ligner på de første hjemme-datamaskinene, men amatører kan allerede begynne å spille. Skiftet har begynt.
Konklusjon
Mennesker går inn i en epoke hvor det er enkelt å lære og eksperimentere med kvanteberegning. Som med de første hjemme-datamaskinene, kan det være uklart at det er problemer som må løses med kvantedatamaskiner, men når folk spiller tror jeg de sannsynligvis vil finne at de trenger mer krefter og flere funksjoner. Dette vil åpne for nye applikasjoner som vi ennå ikke er klar over.
Forfatter: Angelina Simakova
Og nå tilbyr vi å lese et alternativt syn på kvantecomputere: "Kvantecomputer? Ikke i dag! Ikke i morgen! Aldri …?"
