{"id":5855,"date":"2021-06-23T15:08:18","date_gmt":"2021-06-23T12:08:18","guid":{"rendered":"https:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/?p=5855"},"modified":"2021-08-23T11:29:41","modified_gmt":"2021-08-23T08:29:41","slug":"vitsi-kvantdatorer-ar-bra-var-far-man-en","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/vitsi-kvantdatorer-ar-bra-var-far-man-en\/","title":{"rendered":"Vitsi kvantdatorer \u00e4r bra, var f\u00e5r man en?"},"content":{"rendered":"\n

<\/strong><\/p>\n\n\n\n

I Majstrandens bost\u00e4der \u00e4r det drygt 300 grader f\u00f6r varmt f\u00f6r kvantdatorn.<\/em><\/p>\n\n\n\n

En av de st\u00f6rsta utmaningarna f\u00f6r kvantdatorerna \u00e4r yttre st\u00f6rningar. Som vi beskrev i f\u00f6rra artikeln \u00e4r superpositionen, d\u00e4r qubiten \u00e4r b\u00e5de 0 och 1 samtidigt, oerh\u00f6rt k\u00e4nslig och kollapsar v\u00e4ldigt l\u00e4tt. Dagens kvantdatorer fungerar vid en temperatur p\u00e5 ca 0.2 K, vilket \u00e4r ungef\u00e4r -272.95 C. \u00c4ven denna rysliga kyla \u00e4r lite f\u00f6r varmt f\u00f6r att uppeh\u00e5lla superposition. D\u00e5 superpositionen kollapsar blir din qubit, som ursprungligen var b\u00e5de 1 och 0 samtidigt genom svart kvantmagi, en ”normal” bit med ett definitivt v\u00e4rde (antingen 0 eller 1) och vi f\u00f6rlorar information.<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure><\/div>\n\n\n\n

En simpel krets som sammanfl\u00e4tar tv\u00e5 qubitar.<\/em><\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure><\/div>\n\n\n\n

En l\u00e4ngre krets.<\/em><\/p>\n\n\n\n

I bilderna ovan syns tv\u00e5 olika kretsar som kan implementeras p\u00e5 en kvantdator f\u00f6r att utf\u00f6ra n\u00e5got sp\u00e4nnande. Operationen \u201cH\u201d i bilderna s\u00e4tter en qubit i superposition, och f\u00f6r att uppeh\u00e5lla den s\u00e5 genom hela ber\u00e4kningen m\u00e5ste vi ha en temperatur som \u00e4r s\u00e5 n\u00e4ra absoluta nollpunkten som m\u00f6jligt. Ju l\u00e4ngre kretsarna \u00e4r, desto mer sannolikt \u00e4r det att det sker ett fel.<\/p>\n\n\n\n

En annan begr\u00e4nsning \u00e4r antalet qubitar som kvantdatorerna har i dag. N\u00e5gra av de st\u00f6rre kvantdatorerna, bl.a. Googles och IBMs, har kring 50 qubitar. \u00c4ven om 50 \u00e4r r\u00e4tt s\u00e5 m\u00e5nga (f\u00f6r en kvantdator) s\u00e5 finns det ber\u00e4kningar och problem som skulle kr\u00e4va storleksordningar flera qubitar. En b\u00e5de lovande och icke-intuitiv egenskap \u00e4r att en st\u00f6rre m\u00e4ngd qubitar tycks h\u00e5lla superpositionerna b\u00e4ttre.<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Trots att vi inte \u00e4nnu har perfekta kvantdatorer s\u00e5 kan vi redan g\u00f6ra nyttiga saker med dem. Kvantdatorer \u00e4r inte bra p\u00e5 allt, men de saker de \u00e4r bra p\u00e5 \u00e4r de v\u00e4ldigt bra p\u00e5. Det \u00e4r i huvudsak tv\u00e5 omr\u00e5den d\u00e4r en kvantdator kan briljera:<\/p>\n\n\n\n

  1. Simulera kvantmekaniska system. V\u00e5r v\u00e4rld \u00e4r i allm\u00e4nhet v\u00e4ldigt kvantmekanisk och ofta vill man simulera olika system f\u00f6r att f\u00f6rs\u00f6ka f\u00f6rst\u00e5 hur v\u00e4rlden fungerar. Det har visat sig vara v\u00e4ldigt sv\u00e5rt att simulera s\u00e5dana system med en klassisk dator eftersom simulationen v\u00e4xer exponentiellt d\u00e5 systemet v\u00e4xer. En kvantdator d\u00e4remot \u00e4r i sig ett kvantmekaniskt system, vilket inneb\u00e4r att den kan simulera kvantmekaniska system oerh\u00f6rt mera effektivt \u00e4n en klassisk dator. Problem i den h\u00e4r kategorin kr\u00e4ver ofta inte heller lika m\u00e5nga qubitar som problem i kategori 2.
    <\/li>
  2. Optimeringsproblem. En kvantdator kan vara v\u00e4ldigt effektiv p\u00e5 att hitta den \u201cb\u00e4sta\u201d l\u00f6sningen till problem. Ett bra exempel av ett optimeringsproblem \u00e4r travelling salesman – problemet<\/em>, d\u00e4r en handelsman ska bes\u00f6ka ett visst antal st\u00e4der genom att g\u00e5 den kortaste rutten. Problemet \u00e4r v\u00e4ldigt sv\u00e5rt att l\u00f6sa f\u00f6r en klassisk dator d\u00e5 antalet st\u00e4der blir stort, eftersom den m\u00e5ste g\u00e5 genom alla m\u00f6jliga str\u00e4ckor och kolla vilken som blir kortast. Det \u00e4r f\u00f6r tillf\u00e4llet oklart om en kvantdator kan specifikt l\u00f6sa travelling salesman – problemet <\/em>effektivare.<\/li><\/ol>\n\n\n\n

    Ett omr\u00e5de som redan tagit stor nytta av kvantdatorer \u00e4r ber\u00e4kningskemin. Ber\u00e4kningskemi faller in i kategori 1, d.v.s. att simulera kvantmekaniska system. Det har redan l\u00e4nge existerat algoritmer f\u00f6r att simulera och l\u00f6sa kemiska problem, men st\u00f6rningarna hindrar fortfarande framsteg. F\u00f6r att besegra dessa tappra st\u00f6rningar har man trollat fram en hybrid kvant-klassisk algoritm f\u00f6r att minska p\u00e5 kretsarnas l\u00e4ngd. (Kom ih\u00e5g att en kort krets \u00e4r en stabil krets.) Inom fysiken har man redan lyckats simulera enklare kvantmekaniska system som \u201cHubbard modellen\u201d eller \u201cIsing modellen\u201d d\u00e4r man simulerar elektroner i gitter.<\/p>\n\n\n\n

    N\u00e4sta artikel avsl\u00f6jar vad framtiden kan ha att erbjuda. En perfekt kvantdator: Uhka vai mahdollisuus? Stay tuned.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    I Majstrandens bost\u00e4der \u00e4r det drygt 300 grader f\u00f6r varmt f\u00f6r kvantdatorn. En av de st\u00f6rsta utmaningarna f\u00f6r kvantdatorerna \u00e4r yttre st\u00f6rningar. Som vi beskrev i f\u00f6rra artikeln \u00e4r superpositionen, d\u00e4r qubiten \u00e4r b\u00e5de 0 och 1 samtidigt, oerh\u00f6rt k\u00e4nslig och kollapsar v\u00e4ldigt l\u00e4tt. Dagens kvantdatorer fungerar vid en temperatur p\u00e5 ca 0.2 K, vilket … Forts\u00e4tt l\u00e4sa Vitsi kvantdatorer \u00e4r bra, var f\u00e5r man en?<\/span> →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":27,"featured_media":5858,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[187,5],"tags":[53,191,192],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5855"}],"collection":[{"href":"http:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/users\/27"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=5855"}],"version-history":[{"count":2,"href":"http:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5855\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5863,"href":"http:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5855\/revisions\/5863"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/media\/5858"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=5855"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=5855"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/spektrum.fi\/spektraklet\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=5855"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}