Datorer ansågs en gång vara teknik som endast var tillgänglig för forskare och utbildade yrkesverksamma. Men det skedde en seismisk förändring i datorhistoria under andra hälften av 1970-talet. Bilarna har inte bara blivit mycket mindre och kraftfullare. De blev tillgängliga för alla för användning i sitt eget hem.
Om kvantberäkning
Kvantberäkning är i sin barndom idag. De inkluderar några av de mest utmattande begreppen från 1900-talets fysik. I USA experimenterar och bygger Google, IBM och NASA de första kvantdatorerna. Kina investerar också aktivt i denna teknik.
Tror du att det kommer att bli en liknande förändring mot kvantberäkning när entusiaster kan leka med kvantdatorer från sina hem? Detta kommer att hända mycket tidigare än de flesta tror.
Ökning av persondatorer
Kampanjvideo:
De första datorerna skapades på 1950-talet. De var stora, ofta opålitliga och inte särskilt kraftfulla enligt dagens standarder. De var utformade för att möta globala utmaningar som att utveckla den första vätebomben.
1964 skrev John Kemeny och Thomas Kurtz BASIC-språket. Deras mål var att skapa ett enkelt programmeringsspråk som skulle vara lätt att lära sig och låta vem som helst använda det. Som ett resultat har programmering upphört att vara uteslutande för högt kvalificerade forskare. Vem som helst kunde lära sig detta om de ville.
Denna förändring i beräkningen fortsatte när de första hemdatorerna dök upp i slutet av 1970-talet. Hobbyister kunde nu köpa sin egen dator och programmera den hemma. Föräldrar och barn kunde studera tillsammans. Dessa tidiga datorer var inte särskilt kraftfulla och du kunde göra en begränsad mängd saker med dem, men de var extremt entusiastiska.
När människor lekte med sina bilar insåg de att de behövde fler funktioner och mer kraft. Grundarna av Microsoft och Apple insåg att hemdatorn hade en enorm framtid.
Nästan varje amerikan har nu en bärbar dator, surfplatta eller smartphone - eller alla tre. De spenderar mycket tid på sociala medier, e-handel och internetsökning.
Ingen av dessa aktiviteter fanns på 1950-talet. Ingen vid den tiden kunde tänka på något sådant. Det var tillgängligheten av ett nytt verktyg, datorn, som ledde till deras utveckling.
Ange Quantum
Klassiska beräkningar, som datorn i ditt hem, är baserade på mänskliga beräkningar. Maskinen delar upp all beräkning i sina grundläggande delar: de binära siffrorna 0 och 1. Våra datorer använder numera bitar från binära siffror - eftersom de är enkla att implementera med switchar som är antingen på eller av.
Kvantberäkning baseras på hur universum beräknar. Den innehåller all den klassiska beräkningen, men den innehåller också flera nya begrepp som kommer från kvantfysik.
I stället för bitar har kvantberäkning qubits. Resultatet av kvantberäkning är dock exakt detsamma som i klassisk beräkning: antalet bitar.
Skillnaden är att under denna process kan datorn manipulera qubits med bitar. Det kan sätta qubits i en superposition av tillstånd och förvirra dem.
Vad betyder det här?
Både superposition och intrassling är begrepp i kvantmekanik som de flesta inte känner till. Superposition betyder ungefär att en kvbit kan vara en kombination av antingen 0 eller 1. Förträngning innebär korrelation mellan qubits. När en av ett par sammantrasslade qubits mäts visar det omedelbart vilket värde du får när du mäter sin partner. Det här är vad Einstein kallade "spöklik handling på avstånd."
Matematiken som krävs för att fullständigt beskriva kvantmekanik är skrämmande, och denna bakgrund krävs för att utforma och bygga en kvantdator. Men matematiken som behövs för att förstå kvantberäkningen och för att komma igång med att utforma kvantkretsar är mycket enklare: algebra i gymnasiet är i huvudsak det enda kravet.
Kvantberäkning och du
Kvantdatorer börjar precis. Det är stora maskiner som är opålitliga och ännu inte särskilt kraftfulla.
Vad kommer de att användas till? Kvantberäkning har viktiga tillämpningar inom kryptografi. 1994 visade MIT-matematikern Peter Shore att om kvantdatorer byggdes kunde de bryta moderna krypteringsmetoder på Internet. Detta stimulerade skapandet av nya sätt att kryptera data som kan motstå kvantattacker, inleda en tid efter kryptokryptografi.
Det ser också ut som att kvantberäkning sannolikt kommer att ha en stor inverkan på kemi. Det finns vissa reaktioner som är svåra för klassiska datorer att simulera. Kemister hoppas att kvantdatorer kommer att vara effektiva i att simulera dessa fenomen.
Men vi tror inte att det är vettigt att spekulera i vad de flesta kommer att göra med kvantdatorer på 50 år. När blir kvantberäkning något som alla kan använda i sitt hem?
Svaret är att detta redan är möjligt. Under 2016 lade IBM till en liten kvantdator till molnet. Alla med en internetanslutning kan designa och driva sina egna kvantkretsar på den här datorn. En kvantkrets är en sekvens av grundsteg som utför en beräkning.
IBMs kvantdator är inte bara fri att använda utan har också ett enkelt grafiskt gränssnitt. Det är en liten, inte särskilt kraftfull maskin, som liknar de första hemdatorerna, men hobbyister kan redan börja spela. Skiftet har börjat.
Slutsats
Människor kommer in i en era där det är enkelt att lära sig och experimentera med kvantberäkning. Liksom med de första hemdatorerna är det kanske inte klart att det finns problem som måste lösas med kvantdatorer, men när människor spelar tror jag att de förmodligen kommer att finna att de behöver mer kraft och fler funktioner. Detta öppnar vägen för nya applikationer som vi inte känner till ännu.
Författare: Angelina Simakova
Och nu erbjuder vi att läsa en alternativ vy av kvantdatorer: "Kvantdator? Inte idag! Inte imorgon! Aldrig …?"
