I vår moderne tid er standarddatamaskiner utvilsomt avanserte sammenlignet med det vi kunne mønstre for noen tiår siden. Men med hvor raske og forskjellige datamaskiner er nå, er det vanskelig å forestille seg noe som kan bli enda bedre. Gå inn i kvanteberegning. Dette vitenskapsfeltet har som mål å bruke universets lover for å oppnå utrolige mål.
Så, hva er egentlig kvanteberegning, og hvordan vil det påvirke vår verden i fremtiden?
Hva er Quantum Computing?
Selv om dynamikken til kvanteberegning fortsatt studeres i dag, dukket den opprinnelig opp på 1980-tallet av fysikeren Paul Benioff. På dette tidspunktet foreslo Benioff en kvanteberegningsmodell av Turing-maskinen. Etter dette hjalp påfølgende personer med å utvikle teorien og anvendelsen av kvanteberegning, inkludert Isaac Chuang og Neil Gershenfeld.
Definisjonen av kvanteberegning varierer litt avhengig av nettstedet du besøker. Dens mest grunnleggende form er en slags databehandling som er avhengig av kvantemekanikk for å fungere. Mens kvantedatamaskiner en gang bare var en teori på papiret, våkner de nå til liv.
Så, hva slags kvantedatamaskiner har vi å gjøre med i dag?
Kvantedatabehandling er fortsatt veldig under utvikling. Det er et utrolig komplekst felt som har gitt plass til en rekke prototypemodeller, for eksempel Googles kvantedatamaskin Sycamore. I 2019 kunngjorde Google at Sycamore brukte minutter på å løse en beregning som ville ta en superdatamaskin 10 000 år. Men hva er annerledes med kvantedatamaskiner? Hvordan kan de utføre slike store bragder?
Grunnleggende om kvanteberegning
En typisk datamaskin bruker enheter kjent som biter for å fungere. En bit kan og vil bare ha én av to verdier: null eller én. Disse bitene brukes til å skrive binær kode, en absolutt stift i dataverdenen.
På den annen side er noe kjent som en kvantebit (qubit) den mest grunnleggende enheten til kvantedatamaskiner. Det er disse enhetene som kvantedatamaskiner trenger for å lagre data og utføre funksjoner. En qubit kan bære informasjon i en kvantetilstand og kan genereres på en rekke måter, for eksempel gjennom spinnet til et elektron.
Qubits kan også ha en rekke former, for eksempel et foton eller fanget ion. Dette er uendelig små partikler som danner grunnlaget for universet vårt.
Qubits har mye potensial. De brukes for tiden i kvantedatamaskiner for å løse flerdimensjonale kvantealgoritmer og kjøre kvantemodeller. Det som er ganske utrolig med qubits er at de kan eksistere i flere tilstander samtidig. Dette betyr at de samtidig kan være null, én eller alt i mellom.
På grunn av denne egenskapen kan qubits vurdere flere muligheter samtidig, noe som gir kvantedatamaskiner muligheten til å utføre beregninger før et objekts tilstand blir målbar. Dette gjør at kvantedatamaskiner kan løse komplekse problemer mye raskere enn vanlige datamaskiner.
Fordelene med kvantedatamaskiner
Den største fordelen med kvantedatamaskiner er hastigheten de kan utføre beregninger med. Slik teknologi kan gi datahastigheter som tradisjonelle datamaskiner aldri vil kunne oppnå. Kvantedatamaskiner er også langt mer i stand til å løse mer komplekse problemer enn vanlige datamaskiner og kan kjøre svært komplekse simuleringer.
Denne avanserte evnen som kvantedatamaskiner har, blir noen ganger referert til som "kvanteoverlegenhet," ettersom de har potensiale langt utover hva datamaskiner, eller til og med avanserte superdatamaskiner, kan oppnås i løpet av de neste årene eller tiårene. Men kvantedatamaskiner er på ingen måte perfekte. Disse maskinene har noen ulemper som kan påvirke deres fremtidige suksess.
Ulempene med kvantedatamaskiner
Fordi kvantedatamaskiner fortsatt er i prototypestadiet, må mange problemer fortsatt overvinnes.
For det første trenger kvantedatamaskiner ekstreme miljøer å fungere i. Faktisk må disse maskinene eksistere i temperaturer på rundt 450 grader Fahrenheit. Dette gjør det vanskelig for kvantedatamaskiner å få tilgang til for de fleste selskaper og av publikum. På toppen av dette er kvantedatamaskiner veldig store sammenlignet med dagens standardmodeller, tilsvarende hvor stor den første datamaskinen var. Selv om dette sannsynligvis vil endre seg i fremtiden, vil det bidra til at denne teknologien ikke er tilgjengelig for vanlige folk i de tidlige fasene av utviklingen.
Kvantedatamaskiner har også fortsatt med feilrater som bare er for høye. For vellykket integrering i ulike bransjer må vi være sikre på at disse maskinene gir en høy suksessrate slik at de kan stole på.
Nå som vi forstår det grunnleggende om kvantedatabehandling og dets fordeler og ulemper, la oss komme inn på hvordan denne teknologien kan brukes i ulike bransjer.
Bruken av kvanteberegning
Fordi kvantedatabehandling fortsatt er litt i sine tidlige utviklingsstadier, blir mange ideer kastet rundt om hva den en dag kan gjøre. Det er mange misoppfatninger der ute angående kvantedatamaskiner, noe som mye skyldes misforståelser om teknologien. Noen mennesker foreslår at kvantedatamaskiner vil bli brukt til å gå inn i parallelle universer eller til og med simulere tidsreiser.
Selv om disse mulighetene ikke nøyaktig kan utelukkes, må vi fokusere på de mer realistiske anvendelsene av kvanteberegning som kan oppnås i løpet av de neste tiårene. Så la oss komme inn på applikasjonene til kvanteberegning.
1. Kunstig intelligens og maskinlæring
Kunstig intelligens og maskinlæring er to andre teknologier som virker nærmest futuristiske, men som blir mer avanserte ettersom årene går. Etter hvert som disse teknologiene utvikler seg, må vi kanskje gå videre fra standard datamaskiner. Det er her kvantedatamaskiner kan tre inn, med sitt enorme potensial til å behandle funksjoner og løse beregninger raskt.
2. Cybersikkerhet
Etter hvert som cyberkriminelle blir mer sofistikerte, øker behovet vårt for høye nivåer av cybersikkerhet. I dag, nettkriminalitet er bekymringsverdig vanlig, med tusenvis av mennesker som målrettes månedlig.
Ved å bruke kvantedatabehandling kan vi en dag lettere utvikle høyverdige cybersikkerhetsprotokoller som kan takle selv de mest sofistikerte angrepene.
Kvantedatabehandling har også potensial til å hjelpe til med kryptografi, spesielt i et felt kjent som kvantekryptografi. Dette utforsker handlingen med å utnytte kvantemekanikk til utføre kryptografiske funksjoner.
3. Legemiddelutvikling
Kvantedatamaskiners evne til å forutsi utfallet av situasjoner kan gjøre dem effektive i medikamentutvikling. En kvantedatamaskin kan en dag hjelpe til med å forutsi hvordan visse molekyler virker i visse scenarier. For eksempel kan en kvantedatamaskin forutsi hvordan et stoff ville oppføre seg i en persons kropp.
Dette høye forskningsnivået kan gjøre prøve-og-feil-perioden for utvikling av legemidler så mye enklere.
Bekymringer rundt Quantum Computing
Når en ny type teknologi utvikler seg, er det naturlig for folk å føle seg litt bekymret. Så, bør kvanteberegning være en bekymring for oss?
Det har vært mye snakk om cybersikkerhet risiko fra kvantedatamaskiner. Selv om kvantedatamaskiner kan bidra til å oppnå høyere nivåer av digital sikkerhet, kan ting gå den andre veien. Selv om denne trusselen er hypotetisk for øyeblikket, er det en sjanse for at den kan utvikle seg til en problem i de kommende årene, spesielt når kvantedatamaskiner blir tilgjengelige for det bredere befolkning. Noen selskaper tilbyr allerede "kvantesikker VPN"tjenester i påvente av.
Fordi kvantedatamaskiner kan løse svært komplekse problemer, vil deres potensiale for mer effektiv passordknekking og datadekryptering øker. Mens selv superdatamaskiner sliter med å finne store dekrypteringsnøkler, kan kvantedatamaskiner en dag ha muligheten til enkelt å dekryptere sensitive data, noe som ville være svært gode nyheter for ondsinnede aktører.
Quantum Computing vil skyve oss inn i fremtiden
Mulighetene som tilbys av kvantedatabehandling er intet mindre enn utrolige og vil en dag være oppnåelige. Selv om kvantedatabehandling fortsatt er i sine tidlige stadier, kan fortsatt fremskritt på dette feltet føre oss til store teknologiske bragder. Bare tiden vil vise med denne!
