Inhaltsverzeechnes[Verstoppen][Show]
Quantecomputer veraarbecht Daten mat Quantemechanik Prinzipien. Als Resultat erfuerdert Quantecomputer eng aner Approche wéi klassesch Informatik. De Prozessor deen a Quantecomputer benotzt gëtt ass e Beispill vun dësem Ënnerscheed.
Wärend traditionell Computere Silizium-baséiert Prozessoren benotzen, benotze Quantecomputer Quantesystemer wéi Atomer, Ionen, Photonen oder Elektronen. Si benotze Quantefeatures fir Bits ze representéieren déi a verschiddene Quantesuperpositioune vun 1 an 0 erstallt kënne ginn.
Also, wat heescht genau de Begrëff "Quante" an dësem Kontext? Ass et e bedeitende Sprong?
De Begrëff Quante staamt vum laténgesche Wuert Quante, dat heescht "Quantitéit". Et ass eng "diskret Energiequantitéit proportional an der Gréisst zu der Frequenz vun der Stralung déi se representéiert" an der Physik. Diskret bezitt sech op eppes wat weder kontinuéierlech nach ënnerscheet ass. Quantephysik bezitt sech op eenzegaarteg oder bedeitend Quantitéiten an dësem Sënn.
Wat ass Quantecomputer?
Quantemechner benotzt algebraesch Methoden fir Algorithmen fir Berechnungen ze konstruéieren, déi dacks d'selwecht sinn oder ähnlech wéi déi an der Quantephysik benotzt ginn. Quantemechanik, am Tour, bezitt sech op eng Basisphysiktheorie déi an d'Erklärung vun de physikalesche Qualitéite vun der Natur bei der Gréisst vun Atomer a subatomesche Partikelen daucht.
A Quante Computer ass also en hypotheteschen Computer kapabel esou Algorithmen ëmzesetzen. Als Resultat si Quantecomputer grondsätzlech op Quantebits baséiert, och bekannt als Qubits, déi aus engem eenzegen Elektron erstallt kënne ginn.
D'Quantematerial behält sech no Quantemechanik Reegelen, benotzt Notioune wéi probabilistesch Berechnung, Superpositioun, a verankert. Dës Iddien déngen als Grondlag fir Quantenalgorithmen, déi d'Fäegkeete vu Quantecomputer benotze fir komplizéiert Probleemer unzegoen.
An dësem Artikel wäert ech alles diskutéieren wat Dir wësse musst iwwer Quanteverbindung.
Wat ass Quanteschutz?
Quantephysik Entanglement geschitt wann zwee Systemer sou enk matenee verbonne sinn, datt d'Wësse vun engem Iech direkt Wësse vun deem aneren gëtt, egal wéi wäit se ausenee sinn.
Wëssenschaftler wéi Einstein waren iwwerrascht vun dësem Phänomen, deen hien "eng grujeleg Handlung op enger Distanz" genannt huet, well et d'Regel gebrach huet datt keng Informatioun méi séier wéi d'Liichtgeschwindegkeet geschéckt ka ginn. Zousätzlech Experimenter mat Photonen an Elektronen hunn awer d'Verbindung verifizéiert.
Entanglement ass den Ecksteen vum Quantecomputer. Quanteverbänn an der Physik bezitt sech op eng héich staark Verbindung tëscht Quantepartikelen. Dës Verbindung ass sou staark datt zwee oder méi Quantepartikelen onverhënnerbar verbonne kënne sinn, wärend se duerch enorm Distanzen getrennt sinn.
Fir dëst weider ze begräifen, betruecht en einfache Verglach deen net mat der Physik oder Informatik verbonnen ass. Betruecht wat géif geschéien, wann net eent, mä zwou Mënzen goufen gehäit. Normalerweis, ob eng Mënz op Käpp oder Schwänz landen, huet wéineg Afloss op d'Resultat vun der zweeter Mënzwerfen.
Wéi och ëmmer, am Fall vun der Entanglement sinn béid Deeler verbonnen oder verwéckelt, egal ob se kierperlech getrennt sinn. An dësem Fall, wann eng Mënz Land op Käpp,, wäert déi zweet Mënz och Kapp weisen, a Vize versa.
Quantephysik Entanglement verstoen (mat Beispill)
Quanteverbesserung ass wierklech eng Situatioun an där zwee Systemer (typesch Elektronen oder Photonen) sou enk matenee verbonne sinn, datt d'Informatioun iwwer den "Zoustand" vun engem System (d'Richtung vum Elektron säi Spin, sot "Up") direkt Wëssen iwwer de System vum anere System erliewt. "Staat" (d'Richtung vum Spin vum zweeten Elektron, sot "Down") egal wéi wäit dës Systemer existéieren.
D'Ausdréck "Instant" an "egal wéi wäit se ausernee sinn" si bedeitend. Dëst Phänomen huet Wëssenschaftler wéi Einstein perplexéiert, well de Staat net definéiert ass bis et gemooss gëtt, an d'Informatiounsiwwerdroung widdersprécht déi klassesch Physikregel datt Informatioun net méi séier wéi d'Liichtgeschwindegkeet gedroe ka ginn.
Wéi och ëmmer, Entanglement ass bewisen datt se béid Photonen an Elektronen zënter den 1980er benotzt, dank Fuerschung an Tester déi an den 1980er ugefaang hunn.
Zwee subatomesch Partikelen (Elektronen) kënne produzéiert ginn, sou datt se duerch eng eenzeg Wellefunktioun beschriwwe kënne ginn. Entanglement kann an enger Method erreecht ginn, andeems en Elterendeel mat Null Spinn erlaabt an zwee verwéckelt Duechterpartikelen mat gläichen awer entgéintgesate Spinn ze zerfallen.
Wann zwee Duechterpartikelen net mat eppes interagéieren, bleiwen hir Wellefunktiounen gläich an opposéieren egal wéi wäit se ausernee gemooss ginn. Wëssenschaftler hunn iwwer Tester festgestallt datt d'Zäit vun der Entanglement keen Impakt op d'Informatioun hat.
Amplaz gëtt d'Informatioun un déi aner Partikel mat enger Rate méi séier wéi d'Liichtgeschwindegkeet geschéckt nëmmen wann d'Informatioun vun engem Partikel gemooss gëtt.
Als Resultat fléisst d'Informatioun an dësem Tempo. Awer mir hu keng Kontroll doriwwer - dëse Mangel u Kontroll beschränkt d'Notzunge vu Quantum Entanglement, sou wéi e Message oder aner Informatioun méi séier wéi d'Liichtgeschwindegkeet ze schécken.
Wéi eng Roll spillt Entanglement am Quantecomputer?
Den Zoustand vun engem entangled Qubit änneren ännert direkt den Zoustand vum gepaart Qubit a Quantecomputer. Als Resultat beschleunegt d'Entanglement d'Veraarbechtungsgeschwindegkeet vu Quantecomputer.
Well d'Veraarbechtung vun engem Qubit Informatioun iwwer vill Qubits opdeckt, erhéicht d'Verdueblung vun der Unzuel vun de Qubits net onbedéngt d'Zuel vun de Prozesser (dh déi entangled Qubits).
Quanteverbesserung, laut Studien, ass erfuerderlech fir e Quantenalgorithmus fir eng exponentiell Geschwindegkeet iwwer klassesch Berechnungen ze liwweren.
Entanglement Uwendungen am Quantecomputer
Verschidde Applikatioune kënne vun dëser eenzegaarteger kierperlecher Charakteristik profitéieren, déi eis heiteg an Zukunft änneren. Quanteverschlësselung, superdense Kodéierung, vläicht méi séier wéi d'Liicht Iwwerdroung, a souguer Teleportatioun kënnen all duerch Entanglement aktivéiert ginn.
Quantecomputer hunn d'Potenzial fir Zäit an d'Veraarbechtung vun kraftintensiven Erausfuerderungen an enger Rei vun Industrien unzegoen, dorënner Finanzen a Banken.
Quantum Entanglement ass e Phänomen dat esou Computeren hëllefe kann andeems d'Quantitéit un Zäit an d'Veraarbechtungskraaft reduzéiert gëtt fir den Datefloss tëscht hire Qubits ze handhaben.
1. Quantephysik Kryptographie
An der klassescher Kryptografie codéiert de Sender de Message mat engem Schlëssel, während den Empfänger et mam gemeinsame Schlëssel decodéiert. Wéi och ëmmer, et besteet eng Gefor datt eng Drëtt Partei Wëssen iwwer d'Schlëssel kritt a fäeg ass d'Kryptographie z'ënnerbriechen an z'ënnergruewen.
E séchere Kanal tëscht den zwou Parteien erstellen ass den Ecksteen fir onbriechbar Kryptografie. Entanglement kann dëst verursaachen. Wéi déi zwee Systemer agespaart sinn, si si matenee korreléiert (wann een sech ännert, ännert dat anert och), a keng Drëtt Partei deelt dës Korrelatioun.
Quantekryptering profitéiert och vum No-Klonen, dat heescht datt et onméiglech ass eng identesch Replik vun engem onbekannte Quantestaat ze generéieren. Als Resultat ass et onméiglech Daten ze replizéieren déi an engem Quantezoustand kodéiert sinn.
Mat enger impenetrabeler Quanteschlësselverdeelung ass d'Quantekryptering scho realiséiert (QKD). QKD benotzt zoufälleg polariséiert Photonen fir Informatiounen iwwert de Schlëssel ze kommunizéieren. Den Empfänger entschlësselt de Schlëssel mat Polariséierungsfilteren an d'Technik déi benotzt gëtt fir de Message ze verschlësselen.
Déi geheim Daten ginn nach ëmmer iwwer Standard Kommunikatiounslinnen transferéiert, awer nëmmen de genaue Quanteschlëssel kann de Message decodéieren. Well d'Liesen vun de polariséierte Photonen hir Zoustänn verännert, alarméiert all Oflauschterskandal d'Kommunikateuren op d'Intrusioun.
QKD Technologie ass momentan duerch Glasfaserkabel beschränkt, deen e Photon fir ongeféier 100 km liwwere kann ier et ze schwaach gëtt fir ze kréien. Am Joer 2004 ass déi éischt verstoppt QKD Bankiwwerweisung an Éisträich geschitt.
Sécherstellen datt d'Iwwerdroung vun onbriechbaren a tamper-beständeg Kommunikatiounen déi beweisbar sécher sinn op Basis vu kierperleche Prinzipien huet offensichtlech Uwendungen a Finanzen, Banken, Militär, Medizin an aner Secteuren. Verschidde Geschäfter benotzen elo entangled QKD.
2. Quantephysik Teleportatioun
Quantenteleportatioun ass och d'Method fir Quanteninformatioun tëscht zwou Parteien ze vermëttelen, sou wéi Photonen, Atomer, Elektronen a Superleitkreesser. Laut Fuerschung, Teleportatioun erlaabt QCs parallel ze lafen, wärend manner Stroum benotzt gëtt fir d'Muechtverbrauch ëm 100 bis 1000 Mol ze senken.
Den Ënnerscheed tëscht Quantenteleportatioun a Quantekryptering ass wéi follegt:
- Austausch vu Quantenteleportatioun Iwwer e klassesche Kanal gëtt "Quante" Informatioun geschéckt.
- Austausch vu Quantekryptering Iwwer e Quantekanal gëtt "klassesch" Informatioun geschéckt.
D'Kraaftbedürfnisser vu Quantecomputer generéieren Hëtzt, wat eng Erausfuerderung ass, well se bei esou niddregen Temperaturen operéiere mussen. Teleportatioun huet d'Potenzial fir Designléisungen ze féieren, déi d'Entwécklung vu Quantecomputer beschleunegen.
3. Biologesche System
De mënschleche Kierper, wéi all Kreaturen, ännert sech kontinuéierlech wéinst der Interaktioun vu Millioune chemeschen a biologesche Prozesser. Bis viru kuerzem gouf ugeholl datt se linear sinn, mat "A" féiert op "B." Wéi och ëmmer, d'Quantebiologie a Biophysik hunn eng enorm Quantitéit u Kohärenz bannent biologesche Systemer opgedeckt, mat QE spillt eng Roll.
De Wee de verschiddenste Ënnerunitéiten vun Protein Strukturen zesumme gepackt ass entwéckelt fir nohalteg Quanteverstrengung a Kohärenz z'erméiglechen. Quantebiologie ass nach ëmmer en theoretescht Thema mat verschiddenen onbeäntwerten Bedenken; wa se adresséiert ginn, ginn Uwendungen an der Medizin ëmmer méi siichtbar.
Quanteberechenung, an der Theorie, ka besser wéi d'Natur gleewen (duerch d'Simulatioun vun atomarer Bindung) a Quantebiologesch Systemer wéi klassesch Computeren.
4. Superdense Coding
Superdense Kodéierung ass d'Method fir zwee konventionell Informatiounsbits ze vermëttelen mat engem eenzege verwéckelte Qubit. Code dee super-dicht ass kann:
- Erlaabt de Benotzer d'Halschent vun deem ze schécken wat néideg ass fir e klassesche Message viru Zäit ze rekonstruéieren, wat de Benotzer erlaabt mat duebeler Geschwindegkeet ze kommunizéieren bis déi virausgeliwwert Qubits auslafen.
- D'Kapazitéit vun engem Zwee-Wee Quantekanal an enger Richtung gëtt verduebelt.
- Konvertéiert High-latency Bandbreedung op Low-latency Bandbreedung andeems d'Halschent vun den Daten iwwer den High-latency Kanal iwwerdroen fir d'Donnéeën z'ënnerstëtzen, déi iwwer de Low-latency Kanal erakommen.
All Generatioun vu Kommunikatioun huet méi Datentransfer opgeruff. E vergläichbare Gewënn an Informatioun wäert méiglech sinn mat superdense Kodéierung.
Konklusioun
Quantephysik Entanglement kann eis erlaben mat Daten an virdrun onvirstellbar Manéier ze schaffen. Duerch d'Integratioun vu Quantecomputer mat Entanglement, kënne mir Themen beäntweren déi eng massiv Quantitéit un Daten op eng méi effizient a sécher Manéier verlaangen.
Mat der Zousatz vu biologeschen an astronomeschen Uwendungen, kéint QE benotzt ginn fir d'Themen ze beäntweren, déi d'Mënsche laang iwwerluecht hunn: wou koume mir hier a wéi huet alles ugefaang?
Wat méi Technologie fortschrëtt, wat méi Uwendunge mir dofir fannen - et huet enorm Verspriechen!
Hannerlooss eng Äntwert