Computer wurden früher als Technologien angesehen, die nur Wissenschaftlern und ausgebildeten Fachleuten zur Verfügung standen. In der zweiten Hälfte der 1970er Jahre gab es jedoch eine seismische Verschiebung in der Geschichte des Rechnens. Die Autos sind nicht nur viel kleiner und leistungsstärker geworden. Sie wurden für jedermann zur Verwendung in ihrem eigenen Haus verfügbar.
Über Quantencomputer
Quantum Computing steckt heute noch in den Kinderschuhen. Sie enthalten einige der anstrengendsten Konzepte aus der Physik des 20. Jahrhunderts. In den USA experimentieren und bauen Google, IBM und die NASA die ersten Quantencomputer. China investiert auch aktiv in diese Technologien.
Glauben Sie, dass es eine ähnliche Verschiebung hin zum Quantencomputer geben wird, wenn Enthusiasten von zu Hause aus mit Quantencomputern spielen können? Dies wird viel früher geschehen, als die meisten Leute denken.
Aufstieg von PCs
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Die ersten Computer wurden in den 1950er Jahren erstellt. Sie waren groß, oft unzuverlässig und nach heutigen Maßstäben nicht besonders mächtig. Sie wurden entwickelt, um globale Herausforderungen wie die Entwicklung der ersten Wasserstoffbombe anzugehen.
1964 schrieben John Kemeny und Thomas Kurtz die BASIC-Sprache. Ihr Ziel war es, eine einfache Programmiersprache zu erstellen, die leicht zu erlernen ist und von jedem verwendet werden kann. Infolgedessen ist die Programmierung nicht mehr ausschließlich für hochqualifizierte Wissenschaftler bestimmt. Jeder könnte das lernen, wenn er wollte.
Diese Verlagerung der Datenverarbeitung setzte sich fort, als Ende der 1970er Jahre die ersten Heimcomputer auf den Markt kamen. Hobbyisten konnten jetzt ihren eigenen Computer kaufen und zu Hause programmieren. Eltern und Kinder konnten zusammen lernen. Diese frühen Computer waren nicht sehr leistungsfähig und man konnte eine begrenzte Anzahl von Dingen damit machen, aber sie waren äußerst begeistert.
Als die Leute mit ihren Autos spielten, stellten sie fest, dass sie mehr Funktionen und mehr Leistung brauchten. Die Gründer von Microsoft und Apple erkannten, dass der Heimcomputer eine große Zukunft hatte.
Fast jeder Amerikaner hat jetzt einen Laptop, ein Tablet oder ein Smartphone - oder alle drei. Sie verbringen viel Zeit mit Social Media, E-Commerce und Internetsuche.
Keine dieser Aktivitäten existierte in den 1950er Jahren. Niemand konnte sich damals so etwas vorstellen. Es war die Verfügbarkeit eines neuen Tools, des Computers, die zu ihrer Entwicklung führte.
Geben Sie Quantum ein
Klassische Berechnungen, wie der Computer in Ihrem Zuhause, basieren auf menschlichen Berechnungen. Die Maschine zerlegt alle Berechnungen in ihre grundlegenden Teile: die Binärziffern 0 und 1. Unsere Computer verwenden heutzutage Bits aus Binärziffern - weil sie mit ein- oder ausgeschalteten Schaltern einfach zu implementieren sind.
Quantum Computing basiert auf der Berechnung des Universums. Es enthält alle klassischen Berechnungen, aber auch einige neue Konzepte, die aus der Quantenphysik stammen.
Anstelle von Bits hat Quantencomputer Qubits. Das Ergebnis des Quantencomputers ist jedoch genau das gleiche wie beim klassischen Computing: die Anzahl der Bits.
Der Unterschied besteht darin, dass der Computer während dieses Vorgangs die Qubits mithilfe von Bits manipulieren kann. Es kann Qubits in eine Überlagerung von Zuständen bringen und sie verwickeln.
Was bedeutet das?
Sowohl Überlagerung als auch Verschränkung sind Konzepte der Quantenmechanik, mit denen die meisten Menschen nicht vertraut sind. Überlagerung bedeutet ungefähr, dass ein Qubit eine Kombination von 0 oder 1 sein kann. Verschränkung bedeutet Korrelation zwischen Qubits. Wenn eines von zwei verschränkten Qubits gemessen wird, wird sofort angezeigt, welchen Wert Sie erhalten, wenn Sie den Partner messen. Dies nannte Einstein "gruselige Fernwirkung".
Die Mathematik, die zur vollständigen Beschreibung der Quantenmechanik erforderlich ist, ist entmutigend, und dieser Hintergrund ist erforderlich, um einen Quantencomputer zu entwerfen und zu bauen. Die Mathematik, die zum Verständnis des Quantencomputers und zum Entwerfen von Quantenschaltungen erforderlich ist, ist jedoch viel einfacher: Die Algebra der High School ist im Wesentlichen die einzige Voraussetzung.
Quantum Computing und Sie
Quantencomputer fangen gerade erst an. Es sind große Maschinen, die unzuverlässig und noch nicht sehr leistungsfähig sind.
Wofür werden sie verwendet? Quantencomputer haben wichtige Anwendungen in der Kryptographie. 1994 zeigte der MIT-Mathematiker Peter Shore, dass Quantencomputer beim Bau moderne Verschlüsselungsmethoden im Internet brechen könnten. Dies spornte die Schaffung neuer Möglichkeiten zur Verschlüsselung von Daten an, die Quantenangriffen standhalten könnten, und läutete die Ära der Post-Quanten-Kryptographie ein.
Es sieht auch so aus, als ob Quantencomputer wahrscheinlich einen großen Einfluss auf die Chemie haben werden. Es gibt bestimmte Reaktionen, die für klassische Computer schwer zu simulieren sind. Chemiker hoffen, dass Quantencomputer diese Phänomene effektiv simulieren können.
Wir halten es jedoch nicht für sinnvoll, darüber zu spekulieren, was die meisten Menschen in 50 Jahren mit Quantencomputern machen werden. Wann wird Quantencomputer zu etwas, das jeder zu Hause nutzen kann?
Die Antwort ist, dass dies bereits möglich ist. Im Jahr 2016 hat IBM der Cloud einen kleinen Quantencomputer hinzugefügt. Jeder mit einer Internetverbindung kann auf diesem Computer seine eigenen Quantenschaltungen entwerfen und betreiben. Eine Quantenschaltung ist eine Folge grundlegender Schritte, die eine Berechnung durchführen.
Der IBM Quantencomputer ist nicht nur kostenlos zu verwenden, sondern verfügt auch über eine einfache grafische Oberfläche. Es ist eine kleine, nicht sehr leistungsstarke Maschine, ähnlich den ersten Heimcomputern, aber Hobbyisten können bereits mit dem Spielen beginnen. Die Verschiebung hat begonnen.
Fazit
Der Mensch tritt in eine Ära ein, in der das Lernen und Experimentieren mit Quantencomputern einfach ist. Wie bei den ersten Heimcomputern mag es unklar sein, dass es Probleme mit Quantencomputern gibt, aber wenn Leute spielen, werden sie wahrscheinlich feststellen, dass sie mehr Leistung und mehr Funktionen benötigen. Dies wird den Weg für neue Anwendungen ebnen, die uns noch nicht bekannt sind.
Verfasser: Angelina Simakova
Und jetzt bieten wir zum Lesen einer alternativen Ansicht von Quantencomputern an: "Quantencomputer? Nicht heute! Nicht morgen! Niemals …?"
