In unserer heutigen Zeit sind Standardcomputer im Vergleich zu dem, was wir vor einigen Jahrzehnten aufbringen konnten, zweifellos fortschrittlich. Angesichts der Geschwindigkeit und Vielfalt von Computern ist es jedoch schwer, sich etwas Besseres vorzustellen. Geben Sie Quantencomputing ein. Dieses Wissenschaftsgebiet zielt darauf ab, die Gesetze des Universums zu nutzen, um unglaubliche Ziele zu erreichen.
Was genau ist Quantencomputing also und wie wird es unsere Welt in Zukunft beeinflussen?
Was ist Quantencomputing?
Obwohl die Dynamik des Quantencomputings noch heute untersucht wird, entstand es ursprünglich in den 1980er Jahren durch den Physiker Paul Benioff. Zu dieser Zeit schlug Benioff ein Quantencomputermodell der Turing-Maschine vor. Danach halfen nachfolgende Personen bei der Entwicklung der Theorie und Anwendung des Quantencomputings, darunter Isaac Chuang und Neil Gershenfeld.
Die Definition von Quantencomputing unterscheidet sich geringfügig je nach besuchter Website. Seine grundlegendste Form ist eine Art Computer, der auf Quantenmechanik angewiesen ist, um zu funktionieren. Während Quantencomputer einst nur eine Theorie auf dem Papier waren, werden sie jetzt zum Leben erweckt.
Mit welcher Art von Quantencomputern haben wir es also heute zu tun?
Quantencomputing ist noch sehr in der Entwicklung. Es ist ein unglaublich komplexes Gebiet, das zahlreichen Prototypen wie dem Quantencomputer Sycamore von Google Platz gemacht hat. Im Jahr 2019 gab Google bekannt, dass Sycamore Minuten brauchte, um eine Berechnung zu lösen, für die ein Supercomputer 10.000 Jahre brauchen würde. Aber was ist anders an Quantencomputern? Wie können sie solche gewaltigen Taten vollbringen?
Die Grundlagen des Quantencomputings
Ein typischer Computer verwendet Einheiten, die als Bits bekannt sind, um zu funktionieren. Ein Bit kann und wird immer nur einen von zwei Werten haben: Null oder Eins. Diese Bits werden verwendet, um Binärcode zu schreiben, ein absolutes Grundnahrungsmittel in der Computerwelt.
Andererseits ist etwas, das als Quantenbit (Qubit) bekannt ist, die grundlegendste Einheit von Quantencomputern. Diese Einheiten benötigen Quantencomputer, um Daten zu speichern und Funktionen auszuführen. Ein Qubit kann Informationen in einem Quantenzustand transportieren und auf verschiedene Weise erzeugt werden, beispielsweise durch den Spin eines Elektrons.
Qubits können auch eine beliebige Anzahl von Formen annehmen, z. B. ein Photon oder ein gefangenes Ion. Das sind winzig kleine Teilchen, die die Grundlage unseres Universums bilden.
Qubits haben viel Potenzial. Sie werden derzeit in Quantencomputern verwendet, um mehrdimensionale Quantenalgorithmen zu lösen und Quantenmodelle auszuführen. Das Unglaubliche an Qubits ist, dass sie gleichzeitig in mehreren Zuständen existieren können. Das bedeutet, dass sie gleichzeitig Null, Eins oder irgendetwas dazwischen sein können.
Aufgrund dieser Eigenschaft können Qubits mehrere Möglichkeiten gleichzeitig berücksichtigen, was Quantencomputern die Möglichkeit gibt, Berechnungen durchzuführen, bevor der Zustand eines Objekts messbar wird. Dadurch können Quantencomputer komplexe Probleme viel schneller lösen als normale Computer.
Die Vorteile von Quantencomputern
Der größte Vorteil von Quantencomputern ist die Geschwindigkeit, mit der sie Berechnungen durchführen können. Eine solche Technologie kann Rechengeschwindigkeiten bereitstellen, die herkömmliche Computer niemals erreichen können. Quantencomputer sind auch viel besser in der Lage, komplexere Probleme zu lösen als herkömmliche Computer, und können hochkomplexe Simulationen ausführen.
Diese fortschrittliche Fähigkeit von Quantencomputern wird manchmal als "Quantenüberlegenheit,", da sie ein Potenzial haben, das weit über das hinausgeht, was Computer oder sogar fortschrittliche Supercomputer, in den nächsten Jahren oder Jahrzehnten erreichen könnte. Aber Quantencomputer sind keineswegs perfekt. Diese Maschinen haben einige Nachteile, die ihren zukünftigen Erfolg beeinträchtigen können.
Die Schattenseiten von Quantencomputern
Da sich Quantencomputer noch im Prototypenstadium befinden, müssen noch viele Probleme überwunden werden.
Erstens brauchen Quantencomputer extreme Umgebungen, um zu funktionieren. Tatsächlich müssen diese Maschinen bei Temperaturen von etwa 450 Grad Fahrenheit bestehen. Dies erschwert den Zugang zu Quantencomputern für die meisten Unternehmen und die Öffentlichkeit. Hinzu kommt, dass Quantencomputer im Vergleich zu heutigen Standardmodellen sehr groß sind, ähnlich groß wie der erste Computer. Während sich dies wahrscheinlich in Zukunft ändern wird, wird es dazu beitragen, dass diese Technologie für normale Leute in den frühen Phasen der Entwicklung nicht zugänglich ist.
Auch Quantencomputer haben es noch mit zu hohen Fehlerraten zu tun. Für eine erfolgreiche Integration in verschiedene Branchen müssen wir sicher sein, dass diese Maschinen eine hohe Erfolgsquote bieten, damit man sich auf sie verlassen kann.
Nachdem wir nun die Grundlagen des Quantencomputings und seine Vor- und Nachteile verstanden haben, wollen wir uns damit befassen, wie diese Technologie in verschiedenen Branchen angewendet werden kann.
Die Verwendung von Quantencomputing
Da sich Quantencomputing noch in einem frühen Entwicklungsstadium befindet, werden viele Ideen herumgeworfen, was es eines Tages leisten könnte. Es gibt viele Missverständnisse in Bezug auf Quantencomputer, was weitgehend auf Missverständnisse über die Technologie zurückzuführen ist. Einige Leute schlagen vor, dass Quantencomputer verwendet werden, um in Paralleluniversen einzudringen oder sogar Zeitreisen zu simulieren.
Obwohl diese Möglichkeiten nicht ganz ausgeschlossen werden können, müssen wir uns auf die realistischeren Anwendungen des Quantencomputings konzentrieren, die in den nächsten Jahrzehnten erreicht werden können. Kommen wir also zu den Anwendungen des Quantencomputings.
1. Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen
Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen sind zwei weitere Technologien, die fast futuristisch erscheinen, aber im Laufe der Jahre immer fortschrittlicher werden. Wenn sich diese Technologien weiterentwickeln, müssen wir uns möglicherweise von Standardcomputern entfernen. Hier könnten Quantencomputer mit ihrem enormen Potenzial, Funktionen zu verarbeiten und Berechnungen schnell zu lösen, ansetzen.
2. Internet-Sicherheit
Da Cyberkriminelle immer raffinierter werden, steigt unser Bedarf an einem hohen Maß an Cybersicherheit. Heute, Cyberkriminalität ist besorgniserregend weit verbreitet, wobei monatlich Tausende von Menschen angegriffen werden.
Mithilfe von Quantencomputern können wir eines Tages möglicherweise einfacher hochwertige Cybersicherheitsprotokolle entwickeln, die selbst die raffiniertesten Angriffe bewältigen können.
Quantum Computing hat auch das Potenzial, in der Kryptografie mitzuhelfen, insbesondere in einem Bereich, der als bekannt ist Quantenkryptographie. Dies untersucht den Akt der Nutzung der Quantenmechanik kryptografische Funktionen ausführen.
3. Medikamentenentwicklung
Die Fähigkeit von Quantencomputern, den Ausgang von Situationen vorherzusagen, kann sie in der Arzneimittelentwicklung effektiv machen. Ein Quantencomputer könnte eines Tages helfen, vorherzusagen, wie sich bestimmte Moleküle in bestimmten Szenarien verhalten. Ein Quantencomputer könnte beispielsweise vorhersagen, wie sich ein Medikament im Körper einer Person verhalten würde.
Dieses erhöhte Forschungsniveau könnte die Trial-and-Error-Phase der Arzneimittelentwicklung erheblich erleichtern.
Bedenken rund um Quantencomputing
Wenn sich eine neue Art von Technologie entwickelt, ist es natürlich, dass die Menschen ein wenig besorgt sind. Sollte uns Quantencomputing also ein Anliegen sein?
Es wurde viel über die Cybersicherheit gesprochen Risiken durch Quantencomputer. Obwohl Quantencomputer dazu beitragen können, ein höheres Maß an digitaler Sicherheit zu erreichen, könnten die Dinge auch in die andere Richtung gehen. Während diese Bedrohung im Moment hypothetisch ist, besteht die Möglichkeit, dass sie sich zu einer entwickeln könnte Problem in den kommenden Jahren, insbesondere wenn Quantencomputer einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich werden Bevölkerung. Einige Unternehmen bieten bereits "quantensicheres VPN„Dienste in Erwartung.
Denn Quantencomputer können hochkomplexe Probleme lösen, ihr Potenzial zum effektiveren Knacken von Passwörtern und Datenentschlüsselung erhöht sich. Während selbst Supercomputer Schwierigkeiten haben, große Entschlüsselungsschlüssel zu finden, könnten Quantencomputer eines Tages in der Lage sein, sensible Daten einfach zu entschlüsseln, was für böswillige Akteure eine sehr gute Nachricht wäre.
Quantencomputing wird uns in die Zukunft führen
Die Möglichkeiten, die das Quantencomputing bietet, sind geradezu unglaublich und werden eines Tages realisierbar sein. Obwohl sich Quantencomputing noch in einem frühen Stadium befindet, können uns kontinuierliche Fortschritte auf diesem Gebiet zu großen technologischen Meisterleistungen führen. Nur die Zeit wird es mit diesem zeigen!
