Selv kvantecomputere kan dra nytte av selvforbedring

Da Albert Einstein først beskrev kvantesammenfiltring i 1935, brukte han uttrykk som «spooky» på grunn av dens merkelige oppførsel. Det er svært usannsynlig at han noen gang forestilte seg at disse merkelige partiklene skulle bli ryggraden i en kvantecomputer‑revolusjon.

På den tiden var kvantefysikk ulikt alt verden hadde sett før, og den forblir en banebrytende vitenskap som har potensial til å omforme verden slik du kjenner den. I dag fortsetter kvantecomputere å presse grensene for teknologi og er en avgjørende komponent i å fremme verdens forståelse av kvantesammenfiltring.

Hva er kvantecomputere og hvordan fungerer de?

Mange ser kvanteenheter som fremtiden for høyhastighetsberegning. Disse kraftige maskinene kan overgå selv de mest avanserte superdatamaskiner med flere størrelsesordener. Deres forbedrede ytelse og evner kommer fra det faktum at disse enhetene baserer seg på kvantebiter kalt qubits i stedet for tradisjonelle databit.

Qubits gir langt mer beregningskapasitet fordi de utnytter den unike oppførselen til kvantefysikk. Fenomener som superposisjon, sammenfiltring og kvanteinterferens kan skape datamaskiner med langt større evner enn tradisjonelle systemer.

Forstå kvantesammenfiltring i moderne databehandling

Imponerende kan kvantecomputere levere så høy ytelse på grunn av sammensetningen av qubits og kvantesammenfiltring. Kvantesammenfiltring refererer til et unikt fenomen hvor to partikler forblir sammenkoblet, uansett hvor langt de er fra hverandre.

Selv lysår i avstand vil ikke skille kvante‑tilkoblede qubits. Merk at partikler fanget i kvantesammenfiltring ikke kan beskrives uavhengig, da deres tilstand deles av alle låste partikler.

Hvordan oppdages kvantesammenfiltring i dag? Nåværende metoder forklart

En av de største hindringene for å gjøre kvantecomputere mer tilgjengelige er at det kan være ekstremt vanskelig å oppdage kvantesammenfiltring. Den nåværende metoden bruker Clauser‑Horne‑Shimony‑Holt (CHSH)‑tilnærmingen, som ble introdusert i 1969. Denne tilnærmingen kan oppdage sammenfiltring ved å finne inkonsistenser mellom kvanteprediksjoner og lokal realisme.

Siste gjennombrudd i kvantedatabehandling: Oppdatering 2025

CHSH‑metoden har vært den foretrukne tilnærmingen for kvantecomputer‑ingeniører i flere år. Imidlertid har nylige AI‑fremskritt gjort adaptive maskinlæringsbaserte metoder for oppdagelse av sammenfiltring mer populære. Ingeniører har laget kraftige nevrale nettverk som bedre kan overvåke og klassifisere kvantetilstander mellom sammenfiltrede og separable.

Begrensninger i dagens kvantecomputere og hvordan forskere overkommer dem

Et av hovedproblemene med dagens mest avanserte kvantecomputere går tilbake til oppdagelsen av sammenfiltrede partikler. Disse systemene, som CHSH, kan aldri oppnå en nøyaktig måling fordi observasjonsmetoden har vist seg å forstyrre og ødelegge noen kvantetilstander.

Ironisk nok kan kvantesammenfiltring koble partikler på tvers av galakser, men den er i seg selv svært skjør. Når CHSH‑verktøy brukes til å ta målinger av en kvantetilstand og lokale målinger på romlig separable delsystemer, forårsaker det utilsiktet kollaps av den globale bølgefunksjonen i store deler av systemet.

Ny studie: Hvordan kvantecomputere kan oppdage sin egen sammenfiltring

Studien «Oppdage og beskytte sammenfiltring gjennom ikke‑lokalitet, variabelt sammenfiltringsvitne og ikke‑lokale målinger»,¹ publisert i Physical Review Letters, fremhever en bedre måte å oppdage når kvantesammenfiltring er oppnådd. I stedet for å stole på en AI‑algoritme for å utføre oppgaven, introduserte ingeniører fra Tohoku University og St. Paul’s School i London et kvante‑drevet alternativ.

Dette er den første kvantealgoritmen som er i stand til å oppdage sammenfiltring uten å forårsake skade. Ingeniørene uttaler at deres nye ikke‑lokale måle‑rammeverk, kalt variabelt sammenfiltringsvitne (VEW), gjør det mulig for kvantecomputere å gjennomføre sjekker av sin kvantetilstand.

Hva er variabelt sammenfiltringsvitne (VEW) i kvantedatabehandling?

Variabelt sammenfiltringsvitne‑protokollen starter med å analysere hver tilstand ved hjelp av den proprietære kvantealgoritmen. Dette nye systemet tar i betraktning data samlet inn fra en parametrisk vitne‑operator og kombinerer det med eventuelle CHSH‑ulikheter.

Denne tilnærmingen gjør at systemet kan dele partiklene inn i to kategorier, sammenfiltrede og separable. I motsetning til tidligere tilnærminger tillater denne metoden optimalisert oppdagelse av sammenfiltring uten å forårsake noen nedbrytning av sammenfiltrede partikler i observasjonsområdet.

Kilde – Tohoku University

Testing Quantum Computers: How VEW Preserves Entanglement

For å teste teorien begynte ingeniørene med superledende brikker. Målet med denne handlingen var å simulere den ikke‑lokale målingen og vurdere tilstanden til kvante‑qubits etter målingen for å bekrefte bevaring av sammenfiltring i de optimaliserte områdene. Testingen inkluderte både laboratorietester og datasimuleringer.

Ingeniørene konkluderte med at deres nye metode forbedrer påliteligheten til oppdagelse av sammenfiltring generelt. Den overgikk pålitelig tidligere metoder, inkludert AI‑assisterte alternativer, og optimaliserer effektiviteten i å skille mellom separable og sammenfiltrede tilstander.

Testen viser tydelig at metoden kan ta detaljerte målinger uten å forårsake kollaps av bølgefunksjonen. Som sådan vil den være avgjørende i fremtidige teknologiske oppdagelser og forskning hvor overvåking av kvantetilstanden til disse partiklene er essensiell for suksess.

Hvorfor VEW er viktig: Fordeler for fremtiden til kvanteteknologi

Det er flere fordeler som denne kvantecomputing‑studien bringer til markedet. For det første gjør den det mulig for ingeniører og forskere å nøyaktig måle og vurdere sammenfiltringsegenskaper uten å kollapsere kvantebølgefunksjonen. Følgelig er den langt mer pålitelig og nøyaktig enn noen nåværende alternativer.

Virkelige anvendelser av kvantecomputere og hva som kommer neste

Det finnes mange anvendelser for denne teknologien. For det første vil kvantedatabehandling integrere denne teknologien for å forbedre sine tilbud og evner. For øyeblikket er kvantecomputere ekstremt dyre på grunn av deres presisjon og vedlikeholdskostnader.

For eksempel krever kvantecomputere et svært intensivt kjølesystem for å fungere. Disse systemene kan optimaliseres ved hjelp av data fra denne studien, ettersom den nye oppdagelsesmetoden vil gjøre det mulig for ingeniører å bedre spore systemets påvirkning på sammenfiltring.

Kvantekommunikasjon: Sanntidsforbindelser med sammenfiltrede partikler

Kvantekommunikasjonssektoren har potensial til å revolusjonere kommunikasjon. Siden kvantepartikler i en sammenfiltrede tilstand er koblet, utgjør de en perfekt kommunikasjonsenhet. I fremtiden vil kvantekommunikasjon gjøre det mulig for ingeniører og romreisende å kommunisere i nesten sanntid, uavhengig av avstand og gjennom enhver form for naturlig interferens.

Kvantkryptografi: Fremtiden for uknuselig sikkerhet

Kvantkryptografi utnytter kvantefysikk for å oppfylle kryptografiske krav. Kraften til disse avanserte systemene har evnen til å gjøre nåværende krypteringsmetoder foreldet. For øyeblikket ser ingeniører mot kvantecomputeralternativer både for kryptering og for å knekke nåværende kryptografimetoder.

Trusselen kvantecomputere utgjør mot tradisjonelle krypteringssystemer er svært reell. Allerede finnes kryptovalutaer som er spesifikt bygget med kvantebeskyttelse inkludert i koden som en måte å framtidssikre myntene mot nye kvantehakkingsmetoder.

Tidslinje for kvantecomputere

Det er fortsatt mye arbeid som må gjøres for å integrere denne nye kvanteteknologien i dagens avanserte datamaskiner. Det kan ta mer enn 10 år før du får tak i en rimelig personlig kvantecomputer.

Til tross for ventetiden på kommersielle applikasjoner, kan du se denne teknologien bli tatt i umiddelbar bruk av regjeringer, militære og andre som ønsker å utdype sin forståelse av kvantesammenfiltring.

Møt forskerne bak gjennombruddet i kvantesammenfiltring

Kvantecomputing‑studien ble presentert av en førstelektor ved Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences og Graduate School of Engineering ved Tohoku University, Le Bin Ho. Han ble assistert av Haruki Matsunaga og andre ingeniører fra Tohoku University og St. Paul’s School i London.

Fremtidsplaner

Nå som teamet har bevist effektiviteten til algoritmen sin, er deres neste mål å forbedre ytelsen. Imponerende har forskerne allerede begynt å finjustere algoritmen for å styrke dens evne til å oppdage sammenfiltring.

Toppbedrifter som driver frem kvantedatabehandling i 2025

Kappløpet om å lage rimelige og pålitelige kvantecomputere er i gang. Store selskaper som Microsoft og NVIDIA dominerer denne sektoren og har investert millioner i å skape disse høyteknologiske datamaskinene.

Det bemerkelsesverdige er at den avanserte naturen til teknologien uunngåelig åpner døren for mindre firmaer til å bli en omveltende tilstedeværelse i markedet. Her er et slikt firma som har fått mye oppmerksomhet den siste tiden.

IonQ Inc

IonQ Inc. (IONQ ) gikk inn på markedet i 2015. Merk at selskapets grunnleggere, Christopher Monroe og Jungsang Kim, hadde arbeidet innen kvantemekanikk i nesten 25 år. Denne erfaringen gjorde det mulig for selskapet å raskt gå inn i sektoren og bli en av verdens ledende forskere innen kvantedatabehandling.

I dag har den Maryland-baserte produsenten av kvantecomputere virksomhet og kunder over hele verden. De har inngått høytstående kontrakter, inkludert en kontrakt på 54,5 millioner dollar med U.S. Air Force Research Lab. Avtalen gir IonQ oppdraget med å skape infrastruktur for fremtidige kvantesystemer.

Siden lanseringen har IonQ sikret flere høytstående investorer og bransjeprofesjonelle. Merk at i 2019 ble Peter Chapman fra Amazon Prime utnevnt til administrerende direktør. Siden da har firmaet inngått strategiske partnerskap med Azure, Google Cloud og Microsoft, for å nevne noen.

De som søker en pålitelig og dokumentert aksje i kvantecomputere bør undersøke IONQ nærmere. Firmaets historikk og fortsatte investeringer i sitt nettverk og produkter har hjulpet det med å sikre en sterk «Kjøp»-vurdering fra de fleste analytikere.

Siste om IonQ Inc.

Hvorfor kvantedatabehandlingsrevolusjonen endrer alt

Introduksjonen av kvantecomputere er et stort steg for menneskeheten. Det vil åpne døren for mer avanserte AI‑systemer og gjøre det mulig for ingeniører å utføre simuleringer og forskning i en helt ny skala.

Alle disse faktorene gjør denne studien til en spillveksler. Som sådan fortjener teamet bak denne forskningen en hyllest for deres innsats og harde arbeid. Den legger grunnlaget for den neste beregningsrevolusjonen.

Lær om andre spennende datagjennombrudd nå.

Studier referert:

^{1. Matsunaga, H., & Ho, L. B. (2025). Oppdage og beskytte sammenfiltring gjennom ikke‑lokalitet, variabelt sammenfiltringsvitne og ikke‑lokale målinger. Physical Review Research, 7(1), 013239. https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.7.013239}