WTF er Qubits? Ones og Zeroes of Quantum Computing er mange ting på en gang

Qubits får stadig mere opmærksomhed i disse dage. Du har måske hørt om dem, og hvis du har det, ved du sikkert det har noget at gøre med computere. Hvad der præcist har at gøre med computere, er forvirrende, så før vi dykker lige ind, lad os få vores kollektive hoved omkring ideen om kvantemåling. I kvantemekanik kan systemer udvise meget ejendommelige adfærd. Blandt disse er overlejring, når en partikel er på to steder på én gang og sammenblanding, når opførelsen af ​​en partikel påvirker adfærden af ​​andre mere fjerne partikler. Det er ikke fænomener vi ser i vores daglige liv, derfor bekymrer vi os ikke om hunden, der sidder i katten, eller at en af ​​dem kommer ind i et skafferi tre stater over. Den måde, hvorpå vi bygger computere lige nu, er baseret på materialer kaldet transistorer - også halvledere, der interagerer med og forstærker elektroniske signaler - og de kan ikke udnytte kvanteforhold. Kvantecomputere er forskellige.

Men hvis du har bygget en computer som gjorde direkte beskæftige sig med kvantfænomener, dine elektroniske enheder kunne gøre utrolige ting. Sådanne computere kunne operere med utrolige hastigheder; sigt igennem troves af data på få sekunder. Kernen i at gøre dette arbejde er at omdanne naturen af ​​data. I øjeblikket er data kodet i binære cifre, vi kalder bits, der kun findes som enten kun i to stater. Men hvis du fandt en måde at lave bits kvantum på - det er eksisteret i flere stater på én gang - ville de i stedet være quantum bits eller qubits.

En qubit arbejder specifikt ved at udnytte superposition og have evnen til ikke kun at være en af ​​to forskellige tilstande, men samtidig være begge stater. Det er som en lyskontakt, der begge er på og off (en passende metafor, når du overvejer at qubits er baseret på bestemte polarisationer af fotoner). Det er underligt for os i den virkelige verden at tænke på, men i kvantefysikens verden er det slet ikke underligt.

Qubits udviser også kvantekonflikt, fordi de kan håndteres samtidigt - yderligere bidrager til at fremskynde datastyrede processer. En computer, der kører, kan gøre to ting på én gang eller mere til det punkt, løbe gennem en proces flere trin ad gangen.

Lad os f.eks. Sige, at du har en enhed, der går igennem en stor mængde data - som telefonnumre for alle i hele verden - og organiserer og analyserer hver post. En kvantecomputer baseret på qubits kunne udføre en sådan opgave meget hurtigere, fordi dataene ikke behøver at blive sigtet gennem en efter en. Fordi dataene kan påtage sig flere tilstande, kan det behandles meget hurtigere.

Quantum computing selv tager afsted, men at få qubits til arbejde har været en meget vanskeligere indsats. Der har været et målbart udvalg af succeser i det sidste årti. I 2013 lancerede Google Quantum Artificial Intelligence Lab i samarbejde med NASA og byggede med succes en 512-qubit D-Wave quantum computer. Lige i denne sidste måned har forskere løst problemer, som hindrer udviklingen af ​​optiske qubits; og andre afslørede den vellykkede test af noget, der hedder en "qutrit" - som kan eksistere i ikke to, men tre forskellige overlejrede stater.

Vil nogen af ​​dette altid påvirke måden vi interagerer med massemarkedsteknologi? Det er sandsynligt, men der er lidt praktisk værdi til qubit viden - udover at forstå forgreningerne af hvad der kommer i den ikke så fjerne fremtid.