Quantentechnologie: Innovationen in Hülle und Fülle

Obwohl die Quantentheorie bereits seit sechzig Jahren die Realisierung zahlreicher wichtiger technologischer Anwendungen wie Laser, Prozessoren, Speicher, Satellitenuhren ermöglicht, kündigt sich eine zweite Revolution an, die sich andere Eigenschaften dieser Theorie zunutze macht.

Frankreich hat, wie die meisten fortgeschrittenen Länder, im Januar 2021 einen Unterstützungsplan für diese zukünftigen Innovationen in Höhe von 1,8 Milliarden Euro über fünf Jahre (darunter 1 Milliarde vom Staat) in vier Sektoren aufgelegt: Computer und Simulationen, Kommunikation, Sensoren und die sogenannten “ Anspruch“. „Technologien, die für die ersten drei erforderlich sind, um zu funktionieren, wie Laser, Kryotechnik (Kühlsysteme), Vakuumtechniken usw.

Lösen Sie sehr komplexe Probleme

In der Abteilung für Analysis gibt es Maschinen, die eine Schlüsseleigenschaft der Quantentheorie ausnutzen: Objekte können sich gleichzeitig in zwei Zuständen befinden. Als ob sich eine Tür gleichzeitig öffnen und schließen könnte, oder eine bestandene und nicht bestandene Prüfung, oder eine Gedächtniszelle, die 0 und 1 wert ist. Ein klassischer Computer arbeitet mit Informationsbits, die 1 oder 0 wert sind. Sein Quantenäquivalent manipuliert, sagt er . , „Qubits“, die gleichzeitig 0 und 1 wert sind. Anstatt also eine dumme Maus zu haben, die alle Wege eines Labyrinths nacheinander erkundet, um den Ausgang zu finden, können wir einen effizienteren Quanten-„Theseus“ starten, der überall gleichzeitig hingeht, bis er den Minotaurus findet und hinausgeht. Eine Lösung schwer umzusetzen.

Zwei Hauptfamilien von Computern Versuch es. Die erste ist eine universelle Maschine, die Tausende oder sogar Millionen von Qubits enthält, die jeden Quantenalgorithmus ausführen können. Es ist der Gral. Seine Lebensfähigkeit ist nicht garantiert, da die Anordnung zerbrechlich ist und nicht lange genug Quanten bleibt. Die zweite erfordert nur Hunderte von Qubits und strebt nach erheblichen Leistungssteigerungen im Vergleich zu herkömmlichen Computern, jedoch für sehr spezifische mathematische Probleme.

In beiden Fällen geht es nicht darum, die Textverarbeitung oder das Surfen im Internet zu beschleunigen, sondern um die Lösung sehr komplizierter Probleme wie die Optimierung von Netzwerkverbindungen oder die Vorhersage molekularer Wechselwirkungen. Bereiche wie Finanzen, Chemie, Pharmazie, Energie sind die anspruchsvollsten solcher Computer.

Erstellen Sie ein sicheres Netzwerk

Ein weiterer „Vorteil“ dieser Quantencomputer ist, dass sie die aktuellen Verschlüsselungssysteme brechen können, die bei Bankkarten oder elektronischen Transaktionen verwendet werden … Daher der zweite Aspekt der Quantentechnologien: Kommunikation. Die Quantentheorie bietet sowohl das Gift als auch das Gegengift. So wurden mehrere Quantensicherheitsprotokolle erfunden, und einige wurden bereits über kurze Entfernungen eingesetzt, um die Vertraulichkeit des Austauschs zu gewährleisten. Die Chinesen haben auch in größerer Entfernung demonstriert, sogar zwischen der Erde und einem Satelliten. Die meisten dieser Systeme verwenden eine weitere Quanteneigenschaft, die darin besteht, sehr stark korrelierte Zustände zwischen ihnen zu erzeugen, sodass das Abfangen eines Teils einer Nachricht sofort das andere Ende der Leitung alarmiert. In Europa versuchen mehrere Länder, ein solches sicheres Netzwerk aufzubauen.

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