Onderzoek naar geheugentechnologie voor kwantumsystemen

Het benaderen van het geheugen door een kwantumcomputer stelt de wetenschap voor een probleem. Italiaanse en Amerikaanse natuurkundigen denken een oplossing gevonden te hebben.

Om ooit praktisch gebruik te kunnen maken de potentiële rekenkracht van kwantumcomputers, zal deze overweg moeten kunnen met werkgeheugen. Het probleem is dat de verstrengelde qubits, met hun superpositie van zowel 0 als 1 op het zelfde moment, de cellen van het geheugen op alle mogelijke manieren tegelijk adresseren. De wankele balans waarin het kwantumregister zich bevindt, heeft daarmee invloed op het geheugen, waardoor het zeer lastig is dit uit te lezen. Natuurkundigen uit Italië en de VS stellen nu een methode voor om de kwantuminformatie betrouwbaar te kunnen benaderen.

Het idee is om de qubits het adres op zo'n manier via de boomstructuur van het geheugen te laten sturen, dat er slechts één schakelaar tegelijk geactiveerd wordt. De eerste qubit zet een schakelaar op het snijpunt van rijen en kolommen op een bepaalde stand en geeft daarmee de richting aan van de schakelaar die de volgende qubit moet activeren, en zo verder. Het totale aantal verstrengelde systemen neemt daardoor af, waardoor de coherentie toeneemt, en het eenvoudiger wordt informatie uit het geheugen te halen. Critici wijzen er op dat de conventionele adresseringsmethoden niet vereisen dat de qubits invloed uitoefenen op alle schakelaars tegelijk en dat ook inactieve schakelaars kunnen bijdragen aan de instabiliteit van het kwantumgeheugen.

Reacties (38)

[Verwijderd]

Wat mij ook niet onbelangrijk lijkt is de beveiliging van overheid en financiële instellingen. De theoretische onvoorstelbare rekenkracht in een doodgewone huiskamer. Dat kan nog weleens een extra barrière opleveren om dit soort technologie naar de consument te brengen. Nog zo'n 10 of 20 jaar onderzoek en een aantal jaar daarachter om de diverse instellingen de tijd te geven zich te beveiligen voordat de consument het in de huiskamer krijgt.

En laat me raden, als het zover komt zitten we nog met ronddraaiende harde schijven die in deze tijd al de boel flink lopen te vertragen

[martijnvanegdom]

Hehe... Dat word heel erg leuk... En zijn quamtum encryptie algoritmen.. De onzettend unieke eigenschap is dat de ontvanger kan zien of er iemand geluisterd heeft terwijl dit dat niet mocht.. Daarnaast lijkt het er op dat er algoritmen bestaan die aantoonbaar theoretisch onkraakbaar zijn.. (Iets wat nog bij geen enkele huidige techniek er is )..

Daarnaast zijn er zeer waarschijnlijk hashing methoden die bewijsbaar onkraakbaar zijn..

Dit is het veld van theoretisch informatie die allang quamtumalgorithmen klaar hebben liggen.. Echt super interresantte stuf...


Overigens.. wil ik nog maar eens herhalen dat quamtumcomputing onze systeem 'slechts' een kwadratische speedup gaan geven... Dit lijkt enorm veel maar vergeleken bij de orde van grote waar in de fundamentele informatica gedach word.. zet het niet echt zoden aan de dijk.

Edit : In sommige algorithmen algorithmen is er inderdaad en expoentitele speedup, echter algemeen kwadratisch.. (Ik zal even zoeken naar de bronnen)

(Slides Fundamentele Informatica Tu Delft.. Helaas kan niet de pdf link geven.. omdat die niet publiek beschikbaar 0

Opmerkingen Quantum Comp

• Quantum turing machine (qtm) zijn krachtiger dan standaard Tm’s
Commentaar:

Nee, iedere quantum computer kan gesimuleerd worden door een klassieke
Tm. Voor een aantal problemen is mogelijkerwijs een speedup t.o.v. klassieke
berekeningsmodellen te behalen.


• Quantum computers zijn sneller dan klassieke computers
Commentaar
Teruggebracht tot de vraag geldt BPP ⊂ BQP ? luidt het antwoord: dat weten
we niet. Dit zou namelijk impliceren P ≠ PSPACE en dit is nog open.


MIjn docent noemde hier de kwadratische speedup.. Maar in zijn slide kan ik dat niet helemaal terug vinden

[Reactie gewijzigd door martijnvanegdom op 23 juli 2024 18:32]

[Xqlusive]

Ik dacht altijd dat het exponentieel stijgt met kwantumsystemen
Ik zal es rondkijken wat het nu is, kwadratisch is ook leuk natuurlijk, maar exponentieel zou aardig wat beter zijn!!

[ILUsion]

Volgens mij is het best zinloos om te gaan spreken over 'QC heeft een kwadratische speedup', vermits het echt gewoon afhangt van de gebruikte algoritmes. QC is niet per definitie zo veel sneller; het is gewoon een combinatie van het algoritme en de nieuwe mogelijkheden die QC bieden die het ook mogelijk maken om sneller grotere berekeningen te maken. Misschien dat het voor de theoretische informatica geen wondermiddel is, maar er zijn toch enkele grote problemen die er kunnen uitbreken via quantum computing. Een van de stokpaardjes is momenteel toch het ontbinden in priemfactoren wat op een klassieke computer zwaar is, maar op een quantum-computer een goed algoritme heeft. Voor de mensen die niet weten wat dat inhoudt: public key cryptografie berust op die moeilijkheid dat we met de huidige computers moeilijk kunnen ontbinden in priemfactoren. Als QC dus makkelijk kan ontbinden in priemfactoren, is public key cryptografie van het ene moment op het andere onbruikbaar.

Verder nog een kleine opmerking: er bestaan wel degelijk klassieke algoritmes voor encryptie die onbreekbaar zijn: one-time-pad bijvoorbeeld. Alleen is de praktische implementatie daarvan niet simpel (je sleutel moet even lang zijn als je bericht, en die sleutel moet je ook weer veilig overdragen en elke keer veranderen). En wat quantum-encryptie betreft, eigenlijk gaat het vooral over quantum key distribution: de sleutel voor een klassieke encryptie wordt berekend uit het verloop van een transmissie over een quantumkanaal dat nadien door beide partijen wordt samengevat (en uit die samenvatting wordt de sleutel voor klassieke encryptie gegenereerd). Dat quantumkanaal afluisteren heeft weinig zin inderdaad en is ook te controleren doordat er nadien tussen beide partijen een samenvatting van de communicatie gegeven wordt over een ander kanaal.

Wat het verschil tussen qtm en tm betreft, ik ben niet zo thuis in dat vlak van de informatica; maar is het daar ook niet een beetje zinloos om te spreken van qtm <> tm, een Turing Machine is toch gewoon de abstractie van een 'computer' (om het eenvoudig te zeggen), het maakt dan toch uiteindelijk niet uit of dat gebaseerd is op lucht, qbits, klassieke bits of iets dergelijks? Of voegt de definitie van qtm echt een nieuwe dimensie toe aan het begrip tm?

Wat je andere Q&A betreft, waarvoor staan die afkortingen BPP, BQP, P en PSPACE?

(Als je trouwens toestemming hebt om die slides verder door te geven, ben ik zeker geïnteresseerd en volgens mij zal ik niet de enige zijn; dus, kun/mag je die eventueel elders hosten?)

[cariolive23]

Wat mij ook niet onbelangrijk lijkt is de beveiliging van overheid en financiële instellingen. De theoretische onvoorstelbare rekenkracht in een doodgewone huiskamer.

Ik sta niet gek te kijken wanneer deze discussie al vaker in de afgelopen 50 jaar is gevoerd...

Ik blijf een groot voorstander van de vooruitgang, ook als dat hier en daar (veiligheids-) problemen oplevert. De voordelen zijn tot nu toe nog altijd groter dan de nadelen. Althans, dat is mijn beleving.

[fraaije]

Als ze het voor elkaar krijgen om kwantumgeheugen betrouwbaar te maken zullen kwantum SSD schijven ook slechts een kwestie van tijd zijn

[High-Voltage2]

Wat mij ook niet onbelangrijk lijkt is de beveiliging van overheid en financiële instellingen. De theoretische onvoorstelbare rekenkracht in een doodgewone huiskamer. Dat kan nog weleens een extra barrière opleveren om dit soort technologie naar de consument te brengen.

In zekere zin heb je gelijk om algoritmes te kraken ofzo, maar als het gaat om brute-forcen van gegevens die lokaal niet beschikbaar zijn zal je i-net verbinding nog een mooie bottleneck zijn. Nuja, achter tien jaar heeft waarschijnlijk iedereen een mooie glasvezel tot in de woonkamer...

[Stefan118]

Als deze super snelle PC's er eenmaal zijn over een aantal jaar, dan zijn ze met de schijven ook echt wel verder.
Het begin is er al:
http://tweakers.net/nieuw...jf-met-lasertechniek.html

Maar je hebt gelijk, het is en blijft rond draaiend, dus slijtage.

[Verwijderd]

inderdaad, het komt erg dichterbij...
Ik geloof er 100% in, vertel iemand van 15 jaar geleden maar is dat we op dezer dag met een gameconsole ik weet niet hoeveel rekenkracht kunne generen voor fun!

[Verwijderd]

Nooit van de wet van Moore gehoord? Die stelt dat er elke 12 tot 24 maanden een verdubbeling is van het aantal transistoren wat men in een chip kan inbouwen. Dus men had makkelijk kunnen schatten hoe krachtig computers zouden worden tegenwoordig. Ik geef toe het is en blijft gewoon een schatting.

Trouwens, ben ik de enige die de wet van Moore eigenlijk meer een self forfilling profecy vind dan een echte wet?

[hp197]

Ik geloof dat de wet van Moore al een jaar of 2 niet meer op gaat.

http://www.intel.com/technology/mooreslaw/
http://en.wikipedia.org/wiki/Moore's_law

[0rbit]

Wel als je kijkt naar het aantal cores op CPUs. Dat is de nieuwe wet van Moore... zo zou je het kunnen stellen.

[elmertje]

eigenlijk is het dan ook geen wet. Tenminste niet in wetenschappelijke context. Eerder een wetmatigheid.

[EthirNandor3]

Niet alle ontwikkelingen gaan sneller dan gedacht.

Zo werd in de jaren 50/60 van de vorige eeuw redelijk algemeen aangenomen dat wij nu wel allemaal een robot in huis zouden hebben om te koken, schoonmaken en de rest van de huishouding te doen. Hier zijn nog erg leuke filmpjes van van het polygoon-journaal onder andere.

Lijkt mij wel wat, maar helaas is dat nog erg ver weg....

[Mindstorms]

Nou... er zijn al robot stofzuigers rond de 200 dollar, ook wel robotgrasmaaiertjes, dus zó ver weg is het nou ook weer niet hoor

[0rbit]

Dat zijn strikt gesproken robots, maar in de praktijk zijn het domme apparaten; semi-autonome karretjes die wat signaaltjes verwerken en een borsteltje laten draaien. Leuk en praktisch, maar verre van de visie van de menselijk aandoende metalen huishoudster die destijds leefde.

[kiang]

Daar heb je een punt
Laten we afwachten en zien hoe ver deze toekomst werkelijk nog is

[link0007]

Maar de grote snelheid zit hem toch juist in alles tegelijkertijd 'vinden'?

Stel je hebt een kamer met 8 deuren, en achter 2 zitten konijntjes. De konijntjes gaan over 10 seconden dood, tenzij ze eruit gehaald worden.

De normale computer gaat van deur naar deur op zoek naar konijntjes (kost veel tijd), en de konijntjes kunnen niet gered worden.

De quantum computer opent alle deuren tegelijkertijd, en vind de konijntjes op tijd.

Dit voorbeeldje illustreerde dus het 'alles tegelijkertijd' principe van een quantum computer.
Als je nu weer stuk-voor-stuk moet gaan werken, verlies je toch kostbare tijd?

[Verwijderd]

Volgens weer een ander voorbeeld deed e quantum computer alleen de deur met de konijnen open, maar goed. Als ie ipv 1 4 deuren open gooit, si hij nog altijd sneller dan de gewone PC.

[kimborntobewild]

Onzin, ook een quantum computer kan niet door deuren heen kijken, en moet dus net zo goed alle deuren openen.
En 't kwadraat van 1 is nog steeds 1... Dus waar haal je die 4 vandaan?

[Verwijderd]

maak er gerust jaaren van

[Sneezzer]

Om niet te zeggen.. een tiental jaren

[Auredium]

Klinkt leuk maar als een qubit een schakelaar moet activeren is het dan niet tamelijk random welke schakelaar word geactiveerd in de boom?

Enfin, de quantumcomputer word de uitvinding van de eeuw, of iig de mogelijkheid om vervolgens de uitvinding van de eeuw mee door te voeren.

[Verwijderd]

Maar er moet helemaal geen "geheugen" zijn in een quantum computer. Minimaal gewoon die 2 bits ( 0 en 1 ) in een rom. Een quantumcomputer weet zelf wel welke van de 2 hij nodig heeft. En zo kan in feite ook die rom achterwege gelaten worden. Dit is net het mooie van quantumtechnologie. Zulk ding weet alles in 1 keer zonder eigelijk te moeten "rekenen" zelfs. De vraag blijft nu enkel nog : welk van de mogelijke antwoorden ga jij als gebruiker verkiezen.

[narotic]

Helaas klopt er weinig van je redenatie. Een quantum computer zal nog steeds geheugen nodig hebben om programma's van te laden, input data van te lezen en output data naar weg te schrijven. Het is niet zo dat hij magischerwijs exact weet wat de gebruiker wil weten en welke algoritmes te gebruiken om het op te lossen.

Bovendien rekent een quantum computer wel degelijk, alleen is hij in staat een berekening niet slechts voor 0 of 1 uit te voeren, maar voor beide tegelijkertijd.

[Floort]

Ik lees veel onzin over kwantumcomputers, maar jouw post is toch wel heel erg!
Een kwantumcomputer die alles weet zonder te rekenen?
Een kwantumcomputer die kan rekenen zonder geheugen?
Waar haal je die informatie allemaal vandaan?
Ik denk dat je niet het woord kwantumcomputer bedoeld, maar God (Allah, FSM,...).

Kwantumcomputers hebben wel degelijk geheugen nodig, hoe "weet" zo'n ding anders wat het moet berekenen?

Een kwantumcomputer moet ook wel degelijk rekenen, net als een "klassieke" computer. Probeer anders http://en.wikipedia.org/wiki/Grover's_algorithm te lezen of anders de orginele paper van Grover.

Een kwantumcomputer is geen magisch apperaat, maar een machine die erg handig paralel kan rekenen. Een kwantumcomputer maakt ook niet alle berekeningen magisch sneller.

[Krizzie]

Waar wil je de uitkomst laten dan? Leuk dat hij niet hoeft te "rekenen" maar de data moet toch ergens blijven.

[sCHuTt]

Als systeembeheerder kan ik dit alleen maar toejuichen. MORE SPEED!!!!

Anderzijds, zoals hierboven vermeld, Blue Gene power voor de huiskamer betekent inderdaad een heus risico. Risico, in die zin, een "virusje" heeft ongelimiteerde resources en met degelijke breedband verbindingen tegenwoordig ook ongelimiteerde verbindings mogelijkheden naar externen toe.
Machines van deze uberorde gaan we uiteraard gebruiken voor mission critical systemen en met de onmetelijke rekenkracht die ze meebrengen plus een beetje foute programmatie...

<doemdenkerij>Humanity's evolution in the end _will_ kill itself taking humanity along.</doemdenkerij>

[Mad Mantis]

Hoewel het volgens de spellingsbaasjes correct is zou ik toch graag zien dat de term kwantumcomputer verdwijnt en men gewoon weer quantumcomputer gebruikt. Kwantumcomputer slaat helemaal nergens op.

[c0ne]

kwantumhallen, die heb je dan weer wel...

[Devata]

Hoewel ik er weini van begrijp denk ik dat het er eerder is dan veel mensen denken. aangezien we nu weer tegen zo'n grens aan lopen met de processoren..

en dan moet er dus toch iets heel nieuws komen wil je weer verder gaan.