Selv kvantecomputere kan drage fordel af selvforbedring

Da Albert Einstein første gang beskrev kvanteindfiltring i 1935, brugte han udtryk som “spooky” på grund af dens mærkelige opførsel. Det er meget usandsynligt, at han nogensinde forestillede sig, at disse mærkelige partikler ville blive rygraden i en kvantecomputerrevolution.

På det tidspunkt var kvantefysik noget helt andet end noget, verden nogensinde havde set før, og den forbliver en banebrydende videnskab med potentiale til at omforme verden, som du kender den. I dag fortsætter kvantecomputere med at skubbe grænserne for teknologi og er en afgørende komponent i at fremme verdens forståelse af kvanteindfiltring.

Hvad er kvantecomputere, og hvordan fungerer de?

Mange ser kvanteenheder som fremtiden for højhastighedscomputing. Disse kraftfulde maskiner kan overgå selv de mest avancerede supercomputere med størrelsesordener. Deres forbedrede ydeevne og kapaciteter skyldes, at disse enheder benytter kvantebits kaldet qubits i stedet for traditionelle computerbits.

Qubits giver langt mere beregningskapacitet, fordi de udnytter den unikke opførsel af kvantefysik. Handlinger som superposition, indfiltring og kvanteinterferens kan skabe computere med langt større kapaciteter end traditionelle systemer.

Forståelse af kvanteindfiltring i moderne computing

Imponerende kan kvantecomputere levere så høj ydeevne på grund af sammensætningen af qubits og kvanteindfiltring. Kvanteindfiltring refererer til et unikt fænomen, hvor to partikler forbliver forbundne, uanset hvor langt de er fra hinanden.

Selv lysår i afstand vil ikke adskille kvanteforbundne qubits. Bemærkelsesværdigt kan partikler, der er fanget i kvanteindfiltring, ikke beskrives uafhængigt, da deres tilstand deles af alle låste partikler.

Hvordan opdages kvanteindfiltring i dag? Nuværende metoder forklaret

En af de største hindringer for at gøre kvantecomputere mere tilgængelige er, at det kan være ekstremt svært at opdage kvanteindfiltring. Den nuværende metode anvender Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH)-tilgangen, som blev introduceret i 1969. Denne tilgang kan opdage indfiltring ved at finde uoverensstemmelser mellem kvanteforudsigelser og lokal realisme.

Seneste gennembrud i kvantecomputing: 2025-opdatering

CHSH-metoden har i årevis været den foretrukne tilgang for kvantecomputeringeniører. Dog har de seneste AI-fremskridt gjort adaptive maskinlæringsbaserede metoder til indfiltringsdetektion mere populære. Ingeniører har skabt kraftfulde neurale netværk, der bedre kan overvåge og klassificere kvantetilstande mellem indfiltrerede og separable.

Begrænsninger ved nutidens kvantecomputere, og hvordan forskere overvinder dem

Et af de største problemer med nutidens mest avancerede kvantecomputere går tilbage til detektion af indfiltrerede partikler. Disse systemer, som CHSH, kan aldrig opnå en nøjagtig måling, da observationsmetoden har vist sig at forstyrre og ødelægge nogle kvantetilstande.

Ironisk nok kan kvanteindfiltring forbinde partikler på tværs af galakser, men den er i sig selv meget skrøbelig. Når CHSH-værktøjer anvendes til at foretage målinger af en kvantetilstand og lokale målinger på rumligt separable delsystemer, forårsager det utilsigtet kollaps af den globale bølgefunktion i store dele af systemet.

Ny undersøgelse: Hvordan kvantecomputere kan opdage deres egen indfiltring

Undersøgelsen “Detecting and protecting entanglement through nonlocality, variational entanglement witness, and nonlocal measurements“,¹ offentliggjort i Physical Review Letters, fremhæver en bedre måde at opdage, hvornår kvanteindfiltring er opnået. I stedet for at stole på en AI-algoritme til at udføre opgaven, introducerede ingeniører fra Tohoku University og St. Paul’s School, London, en kvante-drevet mulighed.

Dette er den første kvantealgoritme, der er i stand til at opdage indfiltring uden at forårsage nogen skade. Ingeniørerne oplyser, at deres nye ikke-lokale måleframework, kaldet variational entanglement witness (VEW), gør det muligt for kvantecomputere at foretage tjek af deres kvantetilstand.

Hvad er Variational Entanglement Witness (VEW) i kvantecomputing?

Variational entanglement witness-protokollen starter med at analysere hver tilstand ved hjælp af den proprietære kvantealgoritme. Dette nye system tager højde for data indsamlet fra en parametriseret vidneoperator og kombinerer den med eventuelle CHSH-ulikheder.

Denne tilgang gør det muligt for systemet at opdele partiklerne i to kategorier, indfiltrerede og separable. I modsætning til tidligere tilgange tillader denne metode optimeret indfiltringsdetektion uden at forårsage nogen nedbrydning af indfiltrerede partikler i observationsområdet.

Kilde – Tohoku University

Test af kvantecomputere: Hvordan VEW bevarer indfiltring

For at teste deres teori begyndte ingeniørerne med superledende chips. Målet med denne handling var at simulere den ikke-lokale måling og vurdere tilstanden af kvantequbits efter målingen for at bekræfte bevaringen af indfiltring i de optimerede områder. Testen omfattede både laboratorietests og computersimuleringer.

Ingeniørerne konkluderede, at deres nye metode forbedrer pålideligheden af indfiltringsdetektion på tværs af hele spektret. Den overgik pålideligt tidligere metoder, herunder AI-assisterede muligheder, og optimerer effektiviteten i at skelne mellem separable og indfiltrerede tilstande.

Skarpt viser testen, at metoden kan foretage detaljerede målinger uden at forårsage nogen bølgefunktionens kollaps. Som sådan vil den være afgørende i fremtidige teknologiske opdagelser og forskning, hvor overvågning af kvantetilstanden for disse partikler er essentiel for succes.

Hvorfor VEW betyder noget: Fordele for fremtiden for kvanteteknologi

Der er flere fordele, som denne kvantecomputing-undersøgelse bringer til markedet. For det første gør den det muligt for ingeniører og forskere at måle og vurdere indfiltringsegenskaber nøjagtigt uden at kollapsere den kvantemæssige bølgefunktion. Følgelig er den langt mere pålidelig og præcis end nogen nuværende muligheder.

Virkelige anvendelser af kvantecomputere og hvad der kommer næste

Der er mange anvendelser for denne teknologi. For det første vil kvantecomputing integrere denne teknologi for at forbedre sine tilbud og kapaciteter. I øjeblikket er kvantecomputere ekstremt dyre på grund af deres præcision og vedligeholdelsesomkostninger.

For eksempel kræver kvantecomputere et meget intensivt kølesystem for at fungere. Disse systemer kan optimeres ved hjælp af data fra denne undersøgelse, da den nye detektionsmetode vil gøre det muligt for ingeniører at spore systemets påvirkning af indfiltringen bedre.

Kvantekommunikation: Realtidsforbindelser med indfiltrerede partikler

Kvantekommunikationssektoren har potentiale til at revolutionere kommunikation. Da kvantepartikler i en indfiltreret tilstand er forbundne, udgør de en perfekt kommunikationsenhed. I fremtiden vil kvantekommunikation gøre det muligt for ingeniører og rumrejsende at kommunikere næsten i realtid, uanset afstand og gennem enhver form for naturlig interferens.

Kvantkryptografi: Fremtiden for ubrydelig sikkerhed

Kvantkryptografi udnytter kvantefysik til at opfylde kryptografiske krav. Kraften i disse avancerede systemer har evnen til at gøre nuværende krypteringsmetoder forældede. I øjeblikket ser ingeniører mod kvantecomputing-muligheder både til kryptering og til at knække nuværende kryptografimetoder.

Truslen, som kvantecomputere udgør for traditionelle krypteringssystemer, er meget reel. Allerede er der kryptovalutaer, der specifikt er bygget med kvantebeskyttelse indlejret i deres kode som en måde at fremtidssikre mønterne mod nye kvantehackingmetoder.

Tidslinje for kvantecomputere

Der er stadig meget arbejde, der skal gøres for at integrere denne nye kvanteteknologi i nutidens avancerede computere. Det kan tage mere end 10 år, før du får fat i en overkommelig personlig kvantecomputer.

På trods af ventetiden på kommercielle anvendelser kan du se denne teknologi blive brugt med det samme af regeringer, militær og andre, der ønsker at udvide deres forståelse af kvanteindfiltring.

Mød forskerne bag kvanteindfiltringsgennembruddet

Kvantecomputing-undersøgelsen blev fremlagt af en assisterende professor ved Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences og Graduate School of Engineering på Tohoku University, Le Bin Ho. Han blev assisteret af Haruki Matsunaga og andre ingeniører fra Tohoku University og St. Paul’s School, London.

Fremtidsplaner

Nu hvor holdet har bevist effektiviteten af deres algoritme, er deres næste mål at forbedre dens ydeevne. Imponerende har forskerne allerede påbegyndt finjusteringen af algoritmen for at forbedre dens evne til at opdage indfiltring.

Topvirksomheder, der fremmer kvantecomputing i 2025

Kapløbet om at skabe overkommelige og pålidelige kvantecomputere er i gang. Store virksomheder som Microsoft (MSFT ) og NVIDIA (NVDA ) dominerer denne sektor og har investeret millioner i at skabe disse high-end beregningsenheder.

Bemærkelsesværdigt åbner den avancerede karakter af teknologien uundgåeligt døren for mindre virksomheder til at blive en omvæltende tilstedeværelse på markedet. Her er en sådan virksomhed, der for nylig har fået meget opmærksomhed

IonQ Inc

IonQ Inc. (IONQ ) trådte ind på markedet i 2015. Bemærkelsesværdigt har virksomhedens grundlæggere, Christopher Monroe og Jungsang Kim, arbejdet inden for kvantemekanik i næsten 25 år. Denne erfaring gjorde det muligt for virksomheden at træde ind i sektoren meget hurtigt og blive en af de førende kvantecomputing-forskere i verden.

I dag har den Maryland-baserede kvantecomputerproducent operationer og kunder over hele verden. De har indgået højtstående kontrakter, herunder en kontrakt på 54,5 millioner dollars med U.S. Air Force Research Lab. Aftalen pålægger IonQ at skabe infrastruktur for fremtidige kvantesystemer.

Siden lanceringen har IonQ sikret flere højtstående investorer og brancheprofessionelle. Bemærkelsesværdigt blev Peter Chapman fra Amazon (AMZN ) Prime udnævnt til administrerende direktør i 2019. Siden da har virksomheden indgået strategiske partnerskaber med Azure, Google Cloud og Microsoft, for at nævne nogle få.

De, der søger en pålidelig og dokumenteret kvantecomputer-aktie, bør foretage yderligere research om IONQ. Virksomhedens historik og fortsatte investeringer i sit netværk og produkter har hjulpet den med at sikre en stærk “Buy”-rating fra de fleste analytikere.

Seneste om IonQ Inc.

Hvorfor kvantecomputing-revolutionen ændrer alt

Introduktionen af kvantecomputere er et stort skridt for menneskeheden. Det vil åbne døren for mere avancerede AI-systemer og give ingeniører mulighed for at udføre simulationer og forskning i en helt ny skala.

Alle disse faktorer gør denne undersøgelse til en game changer. Som sådan fortjener holdet bag denne forskning en hyldest for deres indsats og hårde arbejde. Den lægger grundlaget for den næste beregningsrevolution.

Lær om andre seje computer-gennembrud nu.

Studier refereret:

^{1. Matsunaga, H., & Ho, L. B. (2025). Detektion og beskyttelse af indfiltring gennem ikke-lokalitet, variational entanglement witness, og ikke-lokale målinger. Physical Review Research, 7(1), 013239. https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.7.013239}