I vores moderne tid er standardcomputere utvivlsomt avancerede sammenlignet med, hvad vi kunne mønstre for et par årtier siden. Men med hvor hurtige og forskellige computere er nu, er det svært at forestille sig noget, der kunne være endnu bedre. Indtast kvanteberegning. Dette videnskabsområde sigter mod at bruge universets love til at opnå utrolige mål.
Så hvad er kvanteberegning, og hvordan vil det påvirke vores verden i fremtiden?
Hvad er Quantum Computing?
Selvom dynamikken i kvanteberegning stadig studeres i dag, opstod den oprindeligt i 1980'erne af fysikeren Paul Benioff. På dette tidspunkt foreslog Benioff en kvanteberegningsmodel af Turing-maskinen. Herefter hjalp efterfølgende personer med at udvikle teorien og anvendelsen af kvanteberegning, herunder Isaac Chuang og Neil Gershenfeld.
Definitionen af kvanteberegning varierer lidt afhængigt af det websted, du besøger. Dens mest grundlæggende form er en slags computer, der er afhængig af kvantemekanik for at fungere. Mens kvantecomputere engang kun var en teori på papiret, kommer de nu til live.
Så hvilken slags kvantecomputere har vi at gøre med i dag?
Quantum computing er stadig meget under udvikling. Det er et utroligt komplekst felt, der har givet plads til adskillige prototypemodeller, såsom Googles kvantecomputer Sycamore. I 2019 annoncerede Google, at Sycamore tog minutter at løse en beregning, der ville tage en supercomputer 10.000 år. Men hvad er anderledes ved kvantecomputere? Hvordan kan de udføre så store bedrifter?
Det grundlæggende i kvanteberegning
En typisk computer bruger enheder kendt som bits til at fungere. En smule kan og vil kun have én af to værdier: nul eller én. Disse bits bruges til at skrive binær kode, en absolut hæfteklamme i computerverdenen.
På den anden side er noget kendt som en kvantebit (qubit) den mest grundlæggende enhed af kvantecomputere. Det er disse enheder, som kvantecomputere har brug for til at lagre data og udføre funktioner. En qubit kan bære information i en kvantetilstand og kan genereres på en række måder, såsom gennem spin af en elektron.
Qubits kan også antage et vilkårligt antal former, såsom en foton eller fanget ion. Det er uendeligt små partikler, der danner grundlaget for vores univers.
Qubits har et stort potentiale. De bruges i øjeblikket i kvantecomputere til at løse multidimensionelle kvantealgoritmer og køre kvantemodeller. Det, der er ret utroligt ved qubits, er, at de kan eksistere i flere tilstande samtidigt. Det betyder, at de samtidigt kan være nul, én eller alt derimellem.
På grund af denne egenskab kan qubits overveje flere muligheder på én gang, hvilket giver kvantecomputere mulighed for at udføre beregninger, før et objekts tilstand bliver målbar. Dette gør det muligt for kvantecomputere at løse komplekse problemer meget hurtigere end almindelige computere.
Fordelene ved kvantecomputere
Den største fordel ved kvantecomputere er den hastighed, hvormed de kan udføre beregninger. Sådan teknologi kan give computerhastigheder, som traditionelle computere aldrig vil være i stand til at opnå. Kvantecomputere er også langt mere i stand til at løse mere komplekse problemer end typiske computere og kan køre meget komplekse simuleringer.
Denne avancerede evne, som kvantecomputere rummer, omtales nogle gange som "kvanteoverlegenhed", da de har potentiale langt ud over computere eller endda avancerede supercomputere, kunne opnå i de næste par år eller årtier. Men kvantecomputere er på ingen måde perfekte. Disse maskiner kommer med et par ulemper, der kan påvirke deres fremtidige succes.
Ulemperne ved kvantecomputere
Fordi kvantecomputere stadig er i deres prototypestadie, mangler der stadig mange problemer at blive overvundet.
For det første har kvantecomputere brug for ekstreme miljøer at fungere i. Faktisk skal disse maskiner eksistere i temperaturer på omkring 450 grader Fahrenheit. Dette gør det svært for de fleste virksomheder og offentligheden at få adgang til kvantecomputere. Oven i dette er kvantecomputere meget store i forhold til nutidens standardmodeller, svarende til hvor stor den første computer var. Selvom dette sandsynligvis vil ændre sig i fremtiden, vil det bidrage til utilgængeligheden af denne teknologi for almindelige mennesker i de tidlige udviklingsfaser.
Kvantecomputere har også stadig at gøre med fejlrater, der bare er for høje. For en vellykket integration i forskellige brancher skal vi være sikre på, at disse maskiner giver en høj succesrate, så man kan stole på dem.
Nu hvor vi forstår det grundlæggende i kvanteberegning og dets fordele og ulemper, lad os komme ind på, hvordan denne teknologi kan anvendes i forskellige industrier.
Anvendelser af kvantecomputere
Fordi quantum computing stadig er lidt i sine tidlige udviklingsstadier, bliver der kastet mange ideer rundt om, hvad det en dag kan gøre. Der er mange misforståelser derude vedrørende kvantecomputere, hvilket i vid udstrækning skyldes misforståelser om teknologien. Nogle mennesker foreslår, at kvantecomputere vil blive brugt til at komme ind i parallelle universer eller endda simulere tidsrejser.
Selvom disse muligheder ikke nøjagtigt kan udelukkes, må vi fokusere på de mere realistiske anvendelser af kvanteberegning, der kan opnås i løbet af de næste par årtier. Så lad os komme ind på anvendelserne af kvanteberegning.
1. Kunstig intelligens og maskinlæring
Kunstig intelligens og maskinlæring er to andre teknologier, der virker nærmest futuristiske, men som bliver mere avancerede som årene går. Efterhånden som disse teknologier udvikler sig, skal vi muligvis gå videre fra standardcomputere. Det er her kvantecomputere kunne træde til, med deres enorme potentiale til at behandle funktioner og løse beregninger hurtigt.
2. Cybersikkerhed
Efterhånden som cyberkriminelle bliver mere sofistikerede, stiger vores behov for høje niveauer af cybersikkerhed. I dag, cyberkriminalitet er bekymrende almindeligt, hvor tusindvis af mennesker bliver målrettet månedligt.
Ved hjælp af kvantecomputere kan vi en dag lettere udvikle højkvalitets cybersikkerhedsprotokoller, der kan tackle selv de mest sofistikerede angreb.
Quantum computing har også potentialet til at give en hånd med kryptografi, specifikt inden for et felt kendt som kvantekryptografi. Dette udforsker handlingen med at udnytte kvantemekanikken til udføre kryptografiske funktioner.
3. Lægemiddeludvikling
Kvantecomputeres evne til at forudsige udfaldet af situationer kan gøre dem effektive i lægemiddeludvikling. En kvantecomputer kan en dag hjælpe med at forudsige, hvordan bestemte molekyler virker i bestemte scenarier. For eksempel kunne en kvantecomputer forudsige, hvordan et stof ville opføre sig i en persons krop.
Dette forhøjede niveau af forskning kunne gøre prøve-og-fejl-perioden for lægemiddeludvikling så meget lettere.
Bekymringer omkring Quantum Computing
Når en ny form for teknologi udvikler sig, er det naturligt, at folk føler sig lidt bekymrede. Så burde kvanteberegning være en bekymring for os?
Der har været meget snak om cybersikkerhed risici fra kvantecomputere. Selvom kvantecomputere kan hjælpe med at opnå højere niveauer af digital sikkerhed, kan tingene gå den anden vej. Selvom denne trussel er hypotetisk i øjeblikket, er der en chance for, at den kan udvikle sig til en problem i de kommende år, især når kvantecomputere bliver tilgængelige for bredere befolkning. Nogle virksomheder tilbyder allerede "kvantesikker VPN"tjenester i forventning.
Fordi kvantecomputere kan løse meget komplekse problemer, er deres potentiale for mere effektiv adgangskodeknækning og data dekryptering stiger. Mens selv supercomputere kæmper for at finde store dekrypteringsnøgler, kan kvantecomputere en dag have mulighed for nemt at dekryptere følsomme data, hvilket ville være meget gode nyheder for ondsindede aktører.
Quantum Computing vil skubbe os ind i fremtiden
De muligheder, som quantum computing tilbyder, er intet mindre end utrolige og vil en dag være opnåelige. Selvom kvantedatabehandling stadig er i sine tidlige stadier, kan fortsatte fremskridt på dette område føre os til enorme teknologiske bedrifter. Kun tiden vil vise med denne!
