Quantencomputer versprachen jahrzehntelang die Zukunft fortschrittlicher Technologien Jetzt wissen die Forscher endlich genau, wie umfangreich diese Quantenfähigkeiten sein können.
Teams von IBM, der University of Waterloo und der Technischen Universität München TUM haben die Ergebnisse eines Quantencomputerexperiments veröffentlicht, die belegen, dass Quantencomputer einen "Quantenvorteil" haben.
Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass es Algorithmen gibt, die auf einem klassischen Computersystem theoretisch nicht funktionieren könnten. . Bisher wurden diese Theorien jedoch nicht bewiesen.
Wie herkömmliches Rechnen funktioniert
Normale Computer befolgen die Gesetze der Physik. Sie verwenden das Binärsystem - Nullen und Einsen -, um zu arbeiten. Diese Zahlen werden später gespeichert und für Berechnungen verwendet. In herkömmlichen Speichereinheiten werden winzige Bits durch Ladungen dargestellt, die bestimmen, ob aBit wird auf Null oder Eins gesetzt.
Quantencomputer bieten jedoch viel mehr Flexibilität, da sie nicht ganz den „Regeln“ der Standardphysik entsprechen. Quantencomputer erlauben es, dass Bits gleichzeitig Null und Eins sind. Mit der Quantenphysik können Elektronen mehrere Zustände gleichzeitig einnehmenund Qubits existieren in überlappenden Zuständen.
Dies wird als Überlagerung bezeichnet und gibt Quantencomputern die Freiheit, mehrere Operationen mit Werten auf einmal auszuführen. Dies unterscheidet sich von einem Standardcomputer, der diese Operationen nacheinander verarbeiten müsste.
Während Informatiker ein allgemeines Verständnis der Unterschiede hatten, bestätigte die IBM-Studie, wie leistungsfähig Quantensysteme im Vergleich zu Standardcomputern sind.
Die Forscher demonstrierten die Vorteile des Quantencomputers, indem sie eine Quantenschaltung herstellten, die ein bestimmtes algebraisches Problem löst. Die Schaltung hat eine relativ einfache Struktur und damit eine „konstante Tiefe“. Die Forscher verwendeten dieses Problem, um ihr Problem zu beweisenwurde durch Quantencomputer schneller und effizienter gelöst als eine klassische Schaltung. Das Team stellte fest, dass die Effizienz vom Quantenalgorithmus herrührt, der die Nichtlokalität der Quantenphysik ausnutzt.
Robert Konig von der TUM half bei der Leitung der für die Entdeckung verantwortlichen Teams.
König erzählte Phys.org “ Unser Ergebnis zeigt, dass die Verarbeitung von Quanteninformationen wirklich Vorteile bietet - ohne sich auf unbewiesene komplexitätstheoretische Vermutungen verlassen zu müssen. “
Was es für die Zukunft bedeutet
Von dieser neuen Forschung ist noch nichts greifbar. Dies bedeutet jedoch, dass Physiker besser verstehen, warum Quantencomputer bei der Lösung einiger der komplexesten Probleme der Welt revolutionär sein könnten.
Dieses gesamte Experiment wurde größtenteils durchgeführt, um einfach zu beweisen, dass es durchgeführt werden kann, wie die Forscher in ihrer Erklärung des Prozesses feststellten. Dies ist jedoch der Beweis. Durch den Nachweis des vorhandenen Quantenvorteils könnte mehr Gewicht auf die Suche nach Effizienz gelegt werdenund günstigere Quantencomputerlösungen.
"Die Mathematik, die dem Quantencomputing zugrunde liegt, ist letztendlich genauso wichtig wie die glänzenden Kryostaten, die wir für unsere Quantengeräte konstruieren", erklärte das IBM-Team. Website . "Die wissenschaftlichen Fortschritte auf allen Ebenen müssen gefeiert werden, um zu zeigen, dass Quantencomputer real, seriös und auf dem richtigen Weg zu dem sind, von dem wir hoffen, dass es in vielen Anwendungsbereichen erhebliche Vorteile bringt."
Die Auswirkungen des Quantenvorteils sind zwar noch nicht zu spüren, kommen aber mit Sicherheit.
Via : IBM