Quantencomputing bei Microsoft. Der Ansatz des Unternehmens für das Quantencomputing umfasst sowohl die Entwicklung von Software und Hardware als auch Partnerschaften mit weltweit führenden Forschungseinrichtungen.
Eines der Hauptziele von Microsofts Quantencomputer-Initiative ist die Entwicklung eines skalierbaren, universell einsetzbaren Quantencomputers. Denn diese Art von Maschine wäre in der Lage, Probleme zu lösen, die für klassische Computer derzeit unlösbar sind. Ein skalierbarer Quantencomputer könnte zum Beispiel dazu verwendet werden, komplexe Moleküle zu simulieren, effizientere Batterien zu entwickeln oder derzeit unknackbare Verschlüsselungscodes zu knacken.
Um einen skalierbaren, universell einsetzbaren Quantencomputer zu bauen, konzentriert sich Microsoft auf die Entwicklung von zwei Schlüsseltechnologien: ein topologisches Qubit und eine modulare Quantencomputer-Architektur. Microsoft arbeitet auch an der Entwicklung neuer Algorithmen für Quantencomputer, wie z.B. dem Deutsch-Jozsa-Algorithmus.
Ein Quantenorakel
Ein Quantenorakel ähnelt einem klassischen Orakel, mit dem Unterschied, dass es zur Abfrage eines Quantenzustands verwendet werden kann. Ein Quantenzustand ist eine Überlagerung aller möglichen Zustände, in denen sich ein System befinden kann. Wenn wir einen Quantenzustand abfragen, können wir mehr über das System erfahren, ohne es messen zu müssen.
Um einen Quantenzustand abzufragen, benötigen wir eine Möglichkeit, Informationen über den Zustand in eine leicht zugängliche Form zu kodieren. Das Deutsch-Orakel tut dies, indem es ein Qubit (das Quantenäquivalent eines Bits) nimmt und Informationen über den Zustand des Qubits in der Phase des Qubits kodiert. Die Phase eines Qubits ist ein Maß dafür, wie wahrscheinlich es ist, dass es sich in einem bestimmten Zustand befindet.
Das Deutsch-Orakel
Das Deutsch-Orakel ist nach David Deutsch benannt, der 1985 erstmals die Idee vorschlug, Quantenzustände zur Lösung von Problemen zu verwenden. In seinem Aufsatz “Quantum Theory, the Church-Turing Principle and the Universal Quantum Computer” zeigte Deutsch, dass ein Quantencomputer zur Lösung von Problemen verwendet werden könnte, die für klassische Computer unlösbar sind
Um Microsofts Implementierung des Deutsch-Jozsa-Algorithmus zu verstehen, muss man zunächst wissen, was ein Orakel ist. In der klassischen Datenverarbeitung ist ein Orakel eine Blackbox, die Eingaben entgegennimmt und Ausgaben macht. Die innere Funktionsweise des Orakels ist unbekannt.
Deutsch’s Algorithmus in Q #
Die Quantencomputersprache von Microsoft, Q #, basiert auf dem Deutsch-Orakel. Microsofts Implementierung des Deutsch-Jozsa-Algorithmus verwendet eine Variante des Deutsch-Orakels, das sogenannte Toffoli-Orakel. Das Toffoli-Orakel ist ein Drei-Qubit-Quantengatter, das zwei Eingabe-Qubits und ein Ausgabe-Qubit benötigt. Es wird zur Abfrage eines Zwei-Qubit-Zustands verwendet.
Der Zustand der beiden Qubits ist in der Phase des Ausgangsqubits kodiert. Somit kann der Quantencomputer von Microsoft diese Informationen dann zur Lösung eines Problems verwenden.
Quantentechnologie bei areto
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Dieser Artikel wurde erstellt von Mirko Peters und areto consulting
