![\"\"](\"https:\/\/knowhowprod.wpengine.com\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Quantum-img-1-1024x341.jpg\")
<\/figure>\n\n\n\nDenna teori om att anv\u00e4nda bitar fungerar bra f\u00f6r de flesta saker och v\u00e5ra datorer kan enkelt ber\u00e4kna dessa resultat i ettor och nollor. Men vi vet ocks\u00e5 att det finns fall av os\u00e4kerhet som kr\u00e4ver extremt komplexa ber\u00e4kningar, precis som i naturen och universum. V\u00e5ra datorer kan inte hantera denna os\u00e4kerhet, \u00e4ven superdatorer har problem med att dessa ber\u00e4kningar tar m\u00e5nga \u00e5r att utf\u00f6ra med komplexa ber\u00e4kningar.
1927 introducerade den tyske fysikern Werner Heisenberg os\u00e4kerhetsprincipen, som s\u00e4ger att du inte kan veta allt om en kvantpartikel samtidigt. Ju mer du vet om dess position, desto mindre vet du om dess fart. Detta blev k\u00e4nt som kvantmekanik.
En kvantdator anv\u00e4nder kvantmekanikens principer genom att ta dessa ettor och nollor och l\u00e4gga till en os\u00e4kerhet s\u00e5 att den kan vara antingen 1 eller 0 samtidigt. Om du till exempel kastar ett mynt och det hamnar p\u00e5 krona kan det vara 1, om du kastar myntet igen kan det landa p\u00e5 klave och detta kan vara 0. S\u00e5 varje g\u00e5ng du kastar myntet har du ett viss resultat. Vad h\u00e4nder om du kontinuerligt snurrar myntet? \u00c4r det 1 eller 0? Det \u00e4r b\u00e5da. Detta l\u00e4ge av os\u00e4kerhet \u00e4r k\u00e4nt som superposition i kvantber\u00e4kning och \u00e4r detsamma som att snurra myntet. Ju fler superpositioner du har i en kvantdator desto fler kombinationer och mer minne kan du ha.<\/p>\n\n\n\n
Hur fungerar kvantdatorer?<\/h2>\n\n\n\n
I st\u00e4llet f\u00f6r att anv\u00e4nda bitar som vanliga datorer anv\u00e4nder kvantdatorer n\u00e5got som kallas qubits. Qubits \u00e4r gjorda av superledande material och \u00e4r en fysisk enhet. Qubits kontrolleras av mikrov\u00e5gspulser som har specificerats med en viss frekvens och varaktighet f\u00f6r att s\u00e4tta qubit i en superposition, eller kommer att kasta om tillst\u00e5ndet p\u00e5 ett eller annat s\u00e4tt. Eftersom varje qubit representerar tv\u00e5 tillst\u00e5nd samtidigt, f\u00f6rdubblas det totala antalet l\u00e4gen med varje extra qubit. En qubit \u00e4r tv\u00e5 nummer, tv\u00e5 \u00e4r fyra nummer, tre \u00e4r \u00e5tta och s\u00e5 vidare. Det b\u00f6rjar l\u00e5gt men blir snabbt enormt. Interferens – Genom att anv\u00e4nda en kvantegenskap som interferens kan du styra kvanttillst\u00e5nden genom att f\u00f6rst\u00e4rka signalerna som \u00e4r mer mot r\u00e4tt svar och avbryta de typer av signaler som lutar mot fel svar. Detta fungerar anm\u00e4rkningsv\u00e4rt likt brusreducerande h\u00f6rlurar som l\u00e4ser av omgivande v\u00e5gl\u00e4ngder och sedan skapar motsatt v\u00e5g f\u00f6r att avbryta den genom att skapa interferens. Som vi vet kan du konstruera interferens och dekonstruera interferens. Konstruktiv interferens f\u00f6rst\u00e4rker v\u00e5gl\u00e4ngden s\u00e5 signalen blir h\u00f6gre, och om du har dekonstruktiv interferens blir amplituden l\u00e4gre. Detta fungerar likadant vid kvantdatabehandling, vilket g\u00f6r det m\u00f6jligt att kontrollera tillst\u00e5nden. Kvantdatabehandling \u00e4r \u00e4nnu i sin linda, men det g\u00f6rs mycket bra forskning f\u00f6r att \u00f6ppna upp dess m\u00f6jligheter ytterligare. En av de st\u00f6rsta myterna kring kvantdatabehandling \u00e4r att helt enkelt l\u00e4gga till fler qubits kommer att \u00f6ka dess kapacitet. \u00c4ven om det \u00e4r sant \u00e4r det ocks\u00e5 en av de st\u00f6rsta utmaningarna inom kvantdatabehandling eftersom det inte bara \u00e4r s\u00e5 enkelt. Kvantdatorer \u00e4r utomordentligt komplexa maskiner med sina h\u00f6gprecisa mikrov\u00e5gor och temperaturer under noll, de \u00e4r extremt k\u00e4nsliga f\u00f6r elektriska st\u00f6rningar och milj\u00f6p\u00e5verkan. N\u00e4r du l\u00e4gger till ytterligare en qubit multiplicerar du effektivt problemen.<\/p>\n\n\n\n En ytterligare utmaning som vissa finner det sv\u00e5rt att f\u00f6rst\u00e5 \u00e4r att du bara kan h\u00e5lla kvantinformation s\u00e5 l\u00e4nge. Det finns bara s\u00e5 m\u00e5nga ber\u00e4kningar som kan utf\u00f6ras innan du b\u00f6rjar f\u00f6rlora den informationen.<\/p>\n\n\n\n Vad m\u00e5ste h\u00e4nda nu? Branschledare idag m\u00e5ste b\u00f6rja bygga abstrakta lager f\u00f6r att g\u00f6ra det l\u00e4ttare f\u00f6r programmerare och forskare att bara komma in och b\u00f6rja l\u00e4ra, unders\u00f6ka och hitta nya applikationsomr\u00e5den f\u00f6r kvantdatabehandling. Detta kommer ocks\u00e5 att kr\u00e4va utveckling av nya kvantalgoritmer som forskningsparter arbetar med. Fortskridningen kommer ocks\u00e5 att f\u00f6lja den exponentiella tillv\u00e4xten av h\u00e5rdvara och kvantprocessorer f\u00f6r att addera fler qubits.<\/p>\n\n\n\n Kvantdatabehandling har potential att snabbt p\u00e5skynda artificiell intelligens och Industri 4.0. Google anv\u00e4nder redan dem f\u00f6r att f\u00f6rb\u00e4ttra sj\u00e4lvk\u00f6rande bilar samt modellera komplexa kemiska reaktioner.<\/p>\n\n\n\n H\u00e4r \u00e4r en omfattande lista \u00f6ver de mest popul\u00e4ra applikationerna f\u00f6r kvantdatabehandling:<\/p>\n\n\n\n De flesta stora genombrott som h\u00e4nt hittills har kommit fr\u00e5n kontrollerade inst\u00e4llningar, d\u00e4r man anv\u00e4nt problem med redan k\u00e4nda svar f\u00f6r att uppn\u00e5 kvant\u00f6verl\u00e4gsenhet. Google h\u00e4vdade nyligen att de redan hade uppn\u00e5tt kvant\u00f6verl\u00e4gsenhet, det \u00e4r d\u00e4r en kvantdator \u00f6vertr\u00e4ffar en traditionell dator. Google s\u00e4ger att dess 54 qubit-processor kunde utf\u00f6ra en ber\u00e4kning p\u00e5 200 sekunder som normalt skulle ha tagit en traditionell dator 10 000 \u00e5r. Detta p\u00e5st\u00e5ende kritiserades ocks\u00e5 kraftigt av IBM, som s\u00e4ger att ber\u00e4kningen bara skulle ha tagit 2.5 dagar.<\/p>\n\n\n\n
Qubits \u00e4r sm\u00e5, \u00e4nda ner p\u00e5 molekyl\u00e4r niv\u00e5. D\u00e4rf\u00f6r \u00e4r qubits mestadels tillverkade av elektroner p\u00e5 grund av kvantmekaniska egenskaper, speciellt deras magnetf\u00e4ltegenskap. D\u00e4rf\u00f6r fungerar de som en fundamental byggsten i en kvantdator. F\u00f6r att en elektron ska kunna anv\u00e4ndas som en qubit m\u00e5ste det finnas ett tillf\u00f6rlitligt s\u00e4tt att best\u00e4mma dess position och byta dess riktning. Qubits anv\u00e4nder ett begrepp som kallas en kvantpunkt, vilket \u00e4r en sf\u00e4risk volym vanligtvis med en diameter p\u00e5 en tiondel av en tusendels millimeter. Inuti denna kvantpunkt, som \u00e4r tillverkad av tv\u00e5 halvledande material som kisel och germanium kylt till exceptionellt l\u00e5g temperatur, finns en fri elektron. i detta format kan den elektroniska rotationen v\u00e4xlas elektroniskt.
Superposition<\/strong> – Som redan f\u00f6rklarat \u00e4r superposition os\u00e4kerheten i tillst\u00e5ndet f\u00f6r en qubit d\u00e4r den kan vara p\u00e5 och av samtidigt eller n\u00e5gonstans i ett spektrum mellan de tv\u00e5. Ett bra exempel p\u00e5 hur detta fungerar \u00e4r om du ber en vanlig dator att g\u00e5 in i en labyrint och hitta utg\u00e5ngen, den kommer att prova varje enskild rutt och utesluta dem en efter en med genom ”trial and error” tills den hittar sig ut ur labyrinten. Denna process kan ta l\u00e5ng tid och ta upp mer minne f\u00f6r att lagra varje misslyckad rutt. Be en kvantdator att hitta sin v\u00e4g ut ur en labyrint och den kommer att f\u00f6lja varje g\u00e5ng i labyrinten samtidigt. Den kan ha den os\u00e4kerheten. Kombinerat med sammanfl\u00e4tning och interferens som \u00e4r de tv\u00e5 andra elementen i en kvantber\u00e4kning, och den kan hitta utg\u00e5ngen i labyrinten p\u00e5 ett \u00f6gonblick.
Sammanfl\u00e4tning<\/strong> – Qubits kan ocks\u00e5 g\u00f6ra n\u00e5got som kallas sammanfl\u00e4tning. Om vi g\u00e5r tillbaka till kasta-myntanalogin, om du kastar tv\u00e5 mynt har resultatet av det ena myntkastet inget inflytande p\u00e5 det andra, de \u00e4r helt oberoende av varandra. I sammanfl\u00e4tning \u00e4r tv\u00e5 partiklar sammankopplade \u00e4ven om de \u00e4r fysiskt kopplade fr\u00e5n varandra. Denna sammanfl\u00e4tning betyder att om du kastar b\u00e4gge mynten samtidigt blir resultatet ocks\u00e5 detsamma. De beter sig p\u00e5 ett s\u00e4tt som blir ett slags system. Sammanfl\u00e4tning anv\u00e4nds f\u00f6r att minska antalet fel i ett system samtidigt som det utf\u00f6rs mer effektivt, vilket g\u00f6r ber\u00e4kningar mycket snabbare.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/knowhowprod.wpengine.com\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Quantum-img-2-1024x341.jpg\")
Kombinationen av alla dessa tre element \u00e4r det som f\u00e5r kvantdatorer att fungera, f\u00f6r att utf\u00f6ra komplexa ber\u00e4kningar vid extremt h\u00f6ga hastigheter.<\/p>\n\n\n\nVilka \u00e4r utmaningarna i kvantdatabehandling?<\/h2>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/knowhowprod.wpengine.com\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Quantum-img-3-1024x341.jpg\")
Vad \u00e4r n\u00e4sta steg?<\/h2>\n\n\n\n
Vem anv\u00e4nder den h\u00e4r tekniken?<\/h2>\n\n\n\n
Daimler AG<\/strong> – \u00c5r 2018 tillk\u00e4nnagav den tyska biltillverkaren Daimler AG tv\u00e5 partnerskap med Google och IBM. Elektriska fordon \u00e4r i grunden baserade p\u00e5 battericellkemi. Kvantdatabearbetning ger hopp f\u00f6r omr\u00e5den som cellul\u00e4r simulering och \u00e5ldrande av battericeller. F\u00f6rb\u00e4ttrade batterier f\u00f6r elfordon kan hj\u00e4lpa till att \u00f6ka anv\u00e4ndningen av dessa fordon.
Daimler unders\u00f6ker ocks\u00e5 hur kvantdatabehandling potentiellt kan p\u00e5skynda AI, samt hantera en autonom fordonframtid och p\u00e5skynda dess logistiska n\u00e4tverk. Det f\u00f6ljer i Volkswagens fotsp\u00e5r. 2017 tillk\u00e4nnagav VW ett partnerskap med Google fokuserat p\u00e5 liknande initiativ. De samarbetade ocks\u00e5 med D-Wave Systems 2018.
Volkswagen Group<\/strong> – D-Wave och VW har redan k\u00f6rt pilotprogram p\u00e5 ett antal trafik- och reserelaterade optimeringsutmaningar, inklusive effektivisering av trafikfl\u00f6den i Peking, Barcelona, och i just denna m\u00e5nad, Lissabon. F\u00f6r den senare reste en hel flotta bussar l\u00e4ngs olika v\u00e4gar skr\u00e4ddarsydda f\u00f6r trafikf\u00f6rh\u00e5llanden i realtid genom en kvantalgoritm, som VW kontinuerligt justerar efter varje f\u00f6rs\u00f6ksrunda. Enligt D-Wave VD Vern Brownell, f\u00f6retagets pilot ”f\u00f6r det oss n\u00e4rmre \u00e4n n\u00e5gonsin att f\u00f6rverkliga \u00e4kta, praktisk kvantdatabearbetning”.
JP Morgan Chase<\/strong> – Det \u00e4r ingen \u00f6verraskning att ett av de st\u00f6rsta finansiella f\u00f6retagen \u00e4r intresserat av kvantdatabehandling. N\u00e4r allt kommer omkring \u00e4r finansmarknaden i vissa avseenden en os\u00e4kerhet. JP Morgan \u00e4r en av parterna i Microsofts kvantn\u00e4tverk som inkluderar forskningsuniversitet, teknikf\u00f6retag och n\u00e4ringsidkare. Kvantdatabehandling och ekonomisk modellering \u00e4r en perfekt matchning med m\u00e5nga strukturella likheter. Nu har forskning gjorts p\u00e5 Monte Carlo-modellen, som m\u00e4ter sannolikheten f\u00f6r olika resultat och bed\u00f6mer dess risker.<\/p>\n\n\n\nVilka \u00e4r de mest innovativa sakerna som h\u00e4nder i kvantdatabehandling?<\/h2>\n\n\n\n