Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Je kunt ook een cookievrije versie van de website bezoeken met minder functionaliteit. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , reacties: 75, views: 17.510 •
Submitter: kaasinees

Duitse onderzoekers zijn erin geslaagd om de spin van individuele atomen te manipuleren met behulp van een laser. De onderzoekers zeggen daarmee een belangrijke stap in de richting van quantumcomputers te hebben gezet.

In quantumcomputers kan de spin van een atoom dienstdoen als informatiedrager. Door deze te manipuleren zouden afzonderlijke atomen als qubits in quantumcomputers kunnen dienstdoen. Het beïnvloeden van deze spin of quantummechanische toestand is echter verre van eenvoudig, maar Duitse onderzoekers van het Max Planck Institute of Quantum Optics zijn erin geslaagd dit met behulp van een laser te realiseren.

Zij maakten gebruik van gekoelde rubidiumatomen die zij vasthielden in een kunstmatig rooster, gemaakt van elkaar kruisende laserbundels. Vervolgens schenen ze een laserbundel met een diameter van 600 nanometer in individuele cellen van het laserrooster en wisten op die manier de energietoestand van de rubidiumatomen te wijzigen. De laser veranderde daarbij de energie die nodig is om de spintoestand van de atomen van de ene in de andere toestand te veranderen.

Een energiegolf die met die gemodificeerde transitie-energie overeenkomt, kon vervolgens alleen de spintoestand van de met de laser beschenen atomen veranderen. Om dit proces te demonstreren, maakten de Duitsers patronen van atomen in het laserkristal. De atomen in hun raamwerk zouden een basis kunnen vormen voor een quantumcomputer, waarbij elk atoom een qubit vormt. De volgende stap zou het uitvoeren van logische bewerkingen op de qubits zijn.

Quantumpen

Reacties (75)

Bedenk even hoe die er 40 jaar geleden uitzag (zo goed als niet-bestaand) en je beseft dat je je hiervan geen enkele voorstelling kunt maken. Als je de stand van zaken van nu vergelijkt met 10 of 15 jaar geleden is de mate van verandering al bijna niet te bevatten.
40 jaar geleden zijn er anders wel films gemaakt die het een en ander voorspelden.
Platte televisies hoorden daar vreemd genoeg nooit bij, maar wel allemaal PDA'tjes en andere fratsen die digitaal aangestuurd zijn, zoals stemcomputers, virtual reality, Weather manipulation, DNA manipulatie in voedsel.

Ik denk dat we naar films moeten kijken om realistisch te kunnen beoordelen wat er misschien echt mogelijk is.
Teleportatie kunnen we uitsluiten, tot nu toe zijn enkel de eigenschappen van de ene atoom op andere atoom overgebracht, maar dat zullen organische materialen niet overleven.

Wat misschien wel leuk is om over te speculeren is de overdrachtssnelheid en opslagcapaciteit die we misschien gaan krijgen en nodig zullen hebben.

Met Quantum mechanica is het mogelijk ontzettend goede encryptie te gebruiken. Dus bijna per definitie betekend dat ook dat inpakken, zoals winrar en winzip, ook ontzettend betere inpakmethoden kunnen maken.
Misschien kan de werkelijke grootte van een bestand wel zo klein blijven als 4 MB, terwijl het toch een full-HD Starcraft VI betreft. :+

15 jaar geleden hadden we al PDA's, dus dat was niet zo moeilijk om daar dan een I-pad van te maken, gewoon PDA waar de deegroller overheen is gegaan en extra ingedriŽnten. 8)7

Maar wat we nu hebben... hmmm, we hebben nu qua nieuwe dingen - van de laatste 20 jaar - CD's, DVD's, Blue Ray schijfjes, Ik denk dat er daar wel een vervolg van komt met de Quantum computers op komst.
Misschien een holodisk, zoals in films al voorspeld is.

Verdere verwachtingen zijn niet echt te maken, zoals hoe een processor eruit komt te zien, of wat de definitie van 'een geheugenstrip' betreft in de toekomst.

Maar wat ik wel verwacht is dat er meer dingen in 1 chip komen.
Maar daarbij ook meer chips op 1 controller. En meerdere controllers op 1 socket.
En natuurlijk, meerdere sockets op 1 moederbord. En misschien zelfs wel meerdere moederborden in 1 kast. Uitbreiding van een systeem is 1 van de eerste dingen wat een klant wenst.
Ik denk dat die wens wel word ingewilligd.
Films schetsen nooit een realistisch toekomstbeeld. Ze dachten in 1920 dat we in 2000 vliegende auto's zouden hebben, wat gewoon compleet onrealistisch is en simpel om te bedenken.
Hoe kom je erbij dat vliegende auto's niet bestaan? Waar zijn al die vliegvelden dan voor??
Ligt eraan.
Persoonlijk verwacht ik dat we aan het hoogtepunt zitten.
Andere mensen denken dat ie nog moet komen.
Ik verwacht dat processors, werkgeheugen en opslagruimte uit hetzelfde type component gaan bestaan en zo goed als onbeperkt zullen zijn. Waarschijnlijk alles op moleculair niveau. De dan nog zeer kleine groep mensen die computers kunnen maken zijn "baas van de wereld".
Zoals Intel nu?
Als intel njet zegt in de computerwereld hebben veel PC-bouwers een probleem.
Ja je hebt AMD, maar zonder x86 van Intel bestonden ze zelfs niet :-)
Dan hebben PC-bouwers op korte termijn een probleem, maar op lange termijn niet meer want dan staan er een hoop in de rij om dat stokje over te nemen. AMD is dan natuurlijk de gedoodverfde favoriet.

x86 is leuk, maar daarvoor geldt hetzelfde als voor Intel. Als die er niet was, was er weer een ander geweest. Dus dat valt allemaal wel mee.
Er zijn idd meer al genoeg alternatieven voor x86. Op dit moment zelfs veel beteren. IA32 zit vol met backward compatibility stuff, waardoor het ontwerp (onnodig) gecompliceerd wordt. Uiteraard is die backward compatibility een feature van x86, maar voor de gemiddelde gebruiker (wij, 'normale' bedrijven) is het waarschijnlijk nutteloos, zeker nu we meer en meer managed software beginnen te gebruiken. De exacte architectuur wordt van minder belang. De compatibility komt dan in de software en niet in de hardware.
IA32?

Dat geene waarvan Microsoft, Oracle, ... geen nieuwe software voor uitbrengt? ^^
IA32 is de gewone x86 instructieset (staat voor Intel Architecture, 32-bit). Daar brengt microsoft nog meer dan genoeg nieuwe software voor uit.

Jij bedoelt waarschijnlijk IA64, oftewel Itanium, wat een 64-bits architectuur is van Intel, gericht op enterprice en HPC.

[Reactie gewijzigd door SteroiD op 25 maart 2011 14:45]

Ligt eraan.
Persoonlijk verwacht ik dat we aan het hoogtepunt zitten.
Andere mensen denken dat ie nog moet komen.
Het hoogtepunt zullen we nooit bereiken. Tenzij de mensheid zichzelf (gedeeltelijk) zal vernietigen of om wat voor reden dan ook terug naar het stenen tijdperk gaat. Zolang dat niet gaat plaatsvinden zullen er verbeteringen bedacht en gemaakt worden.
De mensheid is al achteruit aan het gaan. De dommen fokken als konijnen met dommen als nageslacht en de intelligenten krijgen geen of op zeer late leeftijd een hooguit een kind. Dus die populatie krimpt.
Een hoogtepunt nog wel! Grapjas.

Computertijdperk is nog maar net begonnen.
Super super snel. Met quantum computers zal de wereld echt drastisch veranderen. geen reken kracht limieten meer.
Het gaat hier volgens mij om opslag geheugen, niet rekenkracht;) Maar wel leuk dat je zo enthousiast bent haha...
De volgende stap zou het uitvoeren van logische bewerkingen op de qubits zijn.

Ik denk niet dat logische bewerkingen veel met opslag geheugen te maken heeft ;).

Zou wel een enorme stap voorwaarts wezen als deze technologie word uitgerold tot een werkend chipje. Mooi dat ze er al zo ver mee zijn!
Nope, dit draait om rekenkracht.

Quote:
"De atomen in hun raamwerk zouden een basis kunnen vormen voor een quantumcomputer, waarbij elk atoom een qubit vormt. De volgende stap zou het uitvoeren van logische bewerkingen op de qubits zijn."

Het grote voordeel is dat een normale computer met twee toestanden werkt per bit (1 en 0) en een quantumcomputer, wat ik er van begrijp, met veel meer per qubit. Dit geeft veel voordelen bij bepaalde berkeningen.
Als ik het goed begrepen heb in eerdere artikelen hierover zijn er feitelijk oneindig veel toestanden voor een qubit, het hangt er maar vanaf met hoeveel nauwkeurigheid je kunt uitlezen. Het is een "analoge" toestand als het ware.
In de praktijk neem ik aan dat er afkappunten gegenereerd zullen worden en je dus inderdaad aan een "vast" aantal toestanden zal komen.

@.oisyn: die golffunctie doelde ik op, dat maakt toch dat hij in theorie alle waarden tussen 0 en 1 kan hebben? Misschien is analoge toestand niet de beste beschrijving inderdaad, meer een continue variabele met een boven- en een ondergrens.
En bedankt voor de uitleg :)

@.oisyn: Dat maakt het een stuk duidelijker!

[Reactie gewijzigd door Masterlans op 25 maart 2011 12:31]

Het is een "analoge" toestand als het ware.
Die analoge (of eigenlijk: quantum-) toestand kun je niet uitlezen. Als je een qubit uitleest is hij altijd 0 of 1, net als een conventionele bit. Het verschil tussen een qubit en conventionele bit is dat de qubit zich in een superpositie kan bevinden van zowel 0 als 1, waarbij een golffunctie beschrijft wat de kans is dat hij 0 danwel 1 is. Bij het uitlezen vervalt die superpositie, maar voordat je 'm uitleest kun je er nog wel bewerkingen op doen.

Het grote voordeel van qubits is dat het exponentieel schaalt. Bij N qubits kun je 2N toestanden tegelijk representeren. Hoewel de toestant terugvalt in slechts 1 van de mogelijkheden bij het uitlezen, kun je de qubits wel zo manipuleren dat er iets zinnigs te zeggen valt over de verschillende toestanden waarin hij zat. Zo heb je bijvoorbeeld het quantum algoritme genaamd Grover's search, waarbij je slechts in √N operaties kunt bepalen wat x is in de vergelijking y = f(x) gegeven een bepaalde y, waarbij de functie f verder niet omkeerbaar is. Een conventionele computer heeft daar N operaties voor nodig - hij zal simpelweg alle mogelijke x'en af moeten lopen.

.edit:
@.oisyn: die golffunctie doelde ik op, dat maakt toch dat hij in theorie alle waarden tussen 0 en 1 kan hebben?
Het punt is dat je dat niet uit kunt lezen. Als ie 25% kans heeft om 0 te zijn (en dus 75% kans dat ie 1 is), en je leest 'm uit, dan krijg je alsnog 0 of 1. Je kunt natuurlijk wel de berekening bijvoorbeeld 10.000 keer herhalen, wat resulteert in ongeveer 2500 keer een 0 en 7500 keer een 1, zodat je de quantum toestand die hij had bij benadering kunt achterhalen..

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 25 maart 2011 12:24]

ik heb daar wel een theoretisch over nagedacht, maar om iets dergelijks te kunnen gebruiken moet je alle software herschrijven of een tussenlaag maken die alleen met 1 en 0 werkt :).
natuurlijk moet je hier alle software voor herschrijven, je kan niet opeens een x86 processor simuleren en denken dat je hiermeer sneller zal kunnen werken,

het is hetzelfde als het gebruikvan van verschillende processoren, met een slimme truk van de compiler kan je applicatie mss 10% sneller zijn op een dualcore pc (zoals alocatie van geheugen of garbage collection op de 2e cpu te draaien) maar om fundamenteel er van gebruik te maken zal je een parrallell algoritme moeten uitvinden/schrijven.

Hetzelfde met quantum computing, het heeft enkele zeer interessante applicaties waarvoor algoritmen ontwikkeld zijn, maar ik zie het in de toekomst eerst komen als een add-on chip, zoals een physics processor, of een video kaart vooraleer je een echt volledige quantum pc krijgt.

Het zal dan nog een tijdje duren eer conventionele cpu's hun maximum bereikt hebben en er naar quantum processing moet overgeschakkeld worden om nog sneller en kleiner te kunnen gaan. Dit zal waarschijnlijk voorafgaan door het gebruik van een wereldweid optisch netwerk aangezien optische interconnecties in een pc (dus op microscopisch kleine schaal) eerst volledig moeten doorontwikkeld zijn.
Mss kunnen de nanobots en een krachtig AI systeem ons daarbij helpen :+
Het neemt kwadratisch toe, daar waar je met een 10 bits 1024 enkelvoudige toestanden kan bereiken kan je met een quantum computer theoretisch gezien alle 1024 toestanden tegelijk aannemen. ofwel de superpositie van alle mogelijkheden. Rekenkracht neemt daardoor heel erg toe.
referentie

Probleem is echter dat een kwantum mechanisch eigenschap (van wat ik ervan heb begrepen) voorkomt dat het deze superpositie bereikt indien de waarnemer deze bewerking waarneemt.
Geen rekenkracht limieten meer? Natuurlijk wel! Op (bijna) alles staat een limiet. Ook op de rekenkracht van systemen. Ik heb hierover een interessante paper.
Dat is dus niet waar.
Quantum computers kunnen de complexiteitsklasse BQP efficiŽnt uitrekenen, maar het is niet bekend of ze dat kunnen voor de problemen in bijvoorbeeld NPC, Co-NPC of EXP.
Die blijven fundamenteel moeilijk en worden dus niet polynomiaal/efficiŽnt berekenbaar met een Quantum computer.
Daarvoor zouden we een echte Nondeterministische Turing Machine tot onze beschikking moeten hebben (die dan overigens nog aan een paar extra eisen zou moeten voldoen), ofwel een computer die op een fundamenteel niveau alle mogelijke oplossingen in parallel nagaat tot het ergens in de berekenboom een oplossing tegenkomt. Al onze huidige pc's, smartphones etc zijn deterministisch.
Als dat ontwikkeld zou (kunnen) worden zou dat overigens ook in 1 klap het P v. NP probleem waarvan de oplossing minimaal 1 miljoen dollar waard is, overbodig maken (maar niet oplossen).

[Reactie gewijzigd door Jeanpaul145 op 25 maart 2011 12:40]

Zolang er genoeg recources blijven bestaan (stroom, IT developers, eten, drinken, geen oorlog etc) zal het over 40 jaar allemaal een stuk kleiner en sneller zijn. Waarschijnlijk zullen de consumentenproducten ook zuiniger zijn.
Hoezo geen oorlog? In het verleden zijn oorlogen altijd bron geweest voor grote technologische veranderingen. Juist omdat regeringen juist dan veel geld investeren in technologische groei.
Van mij mag de ontwikkeling best wat langzamer verlopen als er daardoor minder technisch hoogstaande massavernietigingswapens gemaakt worden.
oorlog en natuur rampen zullen altijd blijven... hoe goed we onze best ook doen..

Zolang er geloof overtuigingen zijn en geld en macht... zal er altijd oorlog zijn..

Natuur rampen hurricanes, tsunamis.. kunnen we natuurlijk niks aan doen...
Waarom zou er altijd oorlog moeten zijn ?
Kijk eens hoe fijn het geregeld is in Europa, als iedereen in de wereld zo ver zou staan als ons zie ik geen reden voor oorlog, we kunnen beter handel met elkaar drijven dan oorlog voeren, dat levert veel meer op.
Je bent de IRA,ETA en de issues in Joegoslavie alweer vergeten geloof ik.... Zo rustig is het in Europa nu ook weer niet.
Zolang resources niet onbeperkt zijn zullen er altijd oorlogen zijn en dit is een natuurlijk fenomeen dat ook voorkomt bij dieren. Oorlogen om persoonlijke geloofsovertuigingen, daarentegen zullen blijven bestaan, helaas. Aan de andere kant, als iedereen hetzelfde denkt is het ook maar saai natuurlijk. Hoe vaak zijn we zelf niet in een woordentwist terecht gekomen over een idee of overtuiging van ons zelf? Een oorlog is hier slechts een serieus uit de hand gelopen versie van.
Dus ze kunnen nķ al Quake draaien op een quantumcomputer? :D

Even serieus, dit is natuurlijk een gigantische vooruitgang op het gebied van computers. Het duurt natuurlijk nog tig jaar voordat het commercieel verkrijgbaar is, naast het feit dat de lasers niet goedkoop zullen zijn qua verbruik.

Okee, hoeveel keer 'qua' staat er in deze comment?
Misschien komt er later wel iets dat iedereen enkel een beeldscherm keyboard en muis (of ander invoerapparaat) heeft, en verder iedereen aangesloten is op dezelfde quantum computer.

Zo hoef je dan maar per X aantal gebruikers een computer te kopen.

De toekomst is onzeker :)
Zoals die ouwe time shared systemen :). (Maar dan natuurlijk niet time shared, maar concurrent :))

[Reactie gewijzigd door MrSnowflake op 25 maart 2011 11:28]

Nou die plaatjes verduidelijken het verhaal tenminste :? , of ligt dat gewoon aan mezelf?
Volgens mij is het doel van de plaatjes dat ze laten zien dat ze de atomen aansturen, en dat de atomen niet in het wilde weg hun eigen ding aan het doen zijn. (Correct me if I'm wrong)
Volgens mij is het Nederlandse woord voor het Latijnse woord quantum gewoon kwantum.
Het gaat hier om de wetenschappelijke benaming. Op een gegeven moment was er een wetenschapper die zei: Dit noem ik een quantum. Niemand heeft het ooit kwantum genoemd.
Bovendien is het wel zo makkelijk om gewoon de Engelse benaming aan te houden.
Nee man dat is die bouwmarkt :)
Ik had eigenlijk niet verwacht om dit in mijn leven mee te maken. Het is maar een kleine stap, maar ik had het als nog niet verwacht. Dit is echt heel interessant.

En dit bewijst maar weer dat we nog lang niet aan de piek van onze technologie zitten qua rekenkracht. Ik hoop nog een dergelijke technologische ontwikkeling mee te maken in mijn leven.
Ik had eigenlijk niet verwacht om dit in mijn leven mee te maken.
Ik mag toch hopen dat we dit leven nog wat meer gaan meemaken. Zo niet gaan we over een tiental jaar serieuze problemen krijgen, omdat onze computer systemen niet krachtiger worden.
Nobelprijs voor de wetenschap wanneer logische bewerkingen op de qubits mogelijk zijn? Start van de nieuwe computer!
laserbunder met een diameter van 600 nanometer
Hoe doen ze dat dan? Volgens mij zit je dan ver onder de diffractielimiet, tenzij je x-ray of zoiets gebruikt.
In de link lees ik dat ze "gewoon" een microscoop gebruiken, maar een spot van 600 nm is inderdaad best knap. Ook zal de werkafstand (van objectief tot atoom in het rooster) niet groot zijn. Dan betekent dus dat je je microscoop heel dicht bij het rooster moet brengen, zonder dat je de laserbundels raakt die het rooster maken, anders zijn al je atomen foetsie. Da's best lastig.

Die roosters van atomen konden ze al eerder maken. Het nieuwe is dat ze nu echt individuale atomen kunnen adresseren, zonder naburige atomen te beinvloeden. heel knap, maar ja, het wordt dan ook in Nature gepubliceerd.
Ze gebruiken inderdaad een objectief, maar het is wel custom voor ze gemaakt.

Een spot van 600 nm is niet zo heel moeilijk. De diffractielimiet is de golflengte gedeeld door twee keer de numerieke apertuur (zeg maar de openingshoek van het objectief).
Bij 780 nm (de absorptie golflengte van Rubidium) heb je dan dus een NA nodig van 0.65.

Het bijzondere aan het objectief is dat de werkafstand extreem groot is, namelijk 14 mm.
Een commercieel objectief met NA=0.65 zou een werkafstand van minder dan een mm hebben. Deze grote werkafstand is nodig omdat het objectief buiten de vacuumkamer staat en de atomen in de vacuumkamer zitten. Er zit dus een glasvenster tussen.

Om de zaak nog ingewikkelder te maken, dat glasvenster is ook nog een beetje gebogen, omdat er aan de ene kant vacuum zit en aan de andere kant atmosferische druk. Het objectief is speciaal gemaakt om ook met deze kromming van het venster rekening te houden!
Het zal best een grote stap zijn, maar ik snap er geen bal van: Dit gaat echt boven mijn pet!
Maar goed te horen dat de techniek verre van stil staat, en wellicht dat deze techniek over 10-20jaar gemeen goed is geworden.
Die prentjes doen me een beetje denken aan een 'alien-computer-language' uit videogames. :P

Ik ben echt benieuwd of ik nog ooit de eerste (commerciele) quantumcomputer te zien krijg :D Maar kom, ze hebben al een informatiedrager voor hun qubits, next step, bewerkingen met deze bits zeker? (aleja er zullen wss nog heeeel wat stappen daar tussen zitten maar ik ben dan ook geen ingenieur :P)

[Reactie gewijzigd door Rinzler op 25 maart 2011 10:07]

wow dit is zoooo ziek!

super vet wanneer dit er is.. net als dat je nu een computer ter grote van een gemiddelde slaapkamer nodig hebt voor bepaalde dingen en je dalijk dat in een mobiel hebt had je dat vroeger ook.. :D

Zal vast niet lang duren, geloof me

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Populair: Samsung Intel Smartphones Processors Sony Microsoft Games Apple Politiek en recht Smartwatches

© 1998 - 2014 Tweakers.net B.V. Tweakers is onderdeel van De Persgroep en partner van Computable, Autotrack en Carsom.nl Hosting door True

Beste nieuwssite en prijsvergelijker van het jaar 2013