Quantencomputing durch betrunkene Spaziergänge verstehen

Quantencomputing ist die größte Revolution im Computing seit … der Computerindustrie. Unsere Welt besteht aus Quanteninformationen, aber wir nehmen die Welt in klassischen Informationen wahr. Das heißt, es passiert eine ganze Menge in kleinen Maßstäben, die mit unseren normalen Sinnen nicht zugänglich sind. Als Menschen haben wir uns entwickelt, um klassische Informationen zu verarbeiten, nicht Quanteninformationen: Unser Gehirn ist so verdrahtet, dass es an Säbelzahnkatzen denkt, nicht an Schrödingers Katzen. Wir können unsere klassischen Informationen leicht genug mit Nullen und Einsen codieren, aber was ist mit dem Zugriff auf die zusätzlichen Informationen, die unser Universum ausmachen? Können wir die Quantennatur der Realität nutzen, um Informationen zu verarbeiten? Natürlich müssten wir sonst diesen Beitrag hier beenden und das wäre für uns alle unbefriedigend. Lassen Sie uns die Leistungsfähigkeit des Quantencomputings erkunden und beginnen Sie dann mit dem Schreiben Ihres eigenen Quantencodes.

Der Ausgangspunkt für die Erforschung des Quantencomputings besteht darin, zu verstehen, dass, obwohl viele der Prinzipien nicht intuitiv sind, das klassische Universum, das wir kennen und lieben, nur ein Schatten des Quantengewebes der Realität ist. Ein Teil davon, sich mit dem Quanten vertraut zu machen, besteht darin, sich mit den Begrenzungen unserer eigenen Wahrnehmung vertraut zu machen. Diese Einschränkung ist analog zum Zeichnen eines 3D-Objekts auf einem 2D-Blatt Papier. Schauen Sie sich das Drahtmodell unten an. Es kann entweder eine Schachtel darstellen (wir können dies mit einem Glas oben veranschaulichen) oder es kann in eine Ecke gedreht werden (wir können die Flasche hineinlegen, damit sie in unserem Gehirn in eine Ecke kippt).

Wir sind gezwungen, entweder das eine oder das andere zu sehen und nie beides. Wir können sie hin und her ändern, aber da wir in einer zweidimensionalen Darstellung feststecken, können wir nur das eine oder das andere sehen. Zwei Dimensionen reichen für eine perfekte Darstellung eines dreidimensionalen Objekts nicht aus. In ähnlicher Weise wird die Welt der klassischen Informationen in ihrer einfachsten Codierung in Bits, 0 und 1 dargestellt. Diese reichen jedoch nicht aus, um die Quantenwelt zu beschreiben. In der Quantenwelt brauchen wir Quantenbits oder Qubits, um unsere Informationen zu beschreiben. Wenn wir das Getränk oben auf die Schachtel oder in die Ecke stellen, können wir eine Messung vornehmen, die unser Qubit dazu zwingt, uns ein klassisches Bit zu sagen, aber es gibt dort mehr Informationen, die wir nutzen können.

Quantencomputer verwenden den Rest der Informationen, um mehr Rechenleistung zu erzielen. Dies wird mit Anwendungen in den Bereichen Pharma, grüne neue Materialien, Logistik, Finanzen, Big Data und mehr transformativ sein. Quantencomputer können beispielsweise die Energie von Molekülen besser berechnen, da dies ein grundsätzlich Quantenproblem ist. Wenn Sie sich also eine Branche vorstellen können, die sich mit Molekülen beschäftigt, können Sie sich eine Anwendung des Quantencomputings vorstellen. Oft wollen die Leute wissen, ob Quantencomputer schneller sein werden, und obwohl sie in der Lage sein werden, schneller zu berechnen, liegt das nicht daran, dass sie dasselbe mit mehr Zyklen tun. Stattdessen nutzen Quantencomputer eine grundlegend andere Art der Informationsverarbeitung. Um ein Gefühl für diesen grundlegenden Unterschied zu bekommen, werden wir ein Beispiel durchgehen, das hilft, die Leistungsfähigkeit der Quantenberechnung zu veranschaulichen.

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