Quantencomputer


Hier können wir Fragen zur Quantenmechanik diskutieren. Auch die Atomphysik gehört hier hinein.

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langlebiges Kaon

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Beitrag Mi 1. Apr 2015, 09:39

Quantencomputer

Hallo,

Ich habe den Thread "Quanten Computer" geschlossen, weil ich glaube ihn so wie er war für nicht Zielführend halte. Um Quantencomputer zu verstehen und gewinnbringend zu diskutieren, müssen wir uns klar machen, was der wesentliche Unterschied zwischen Quantencomputern und konventionellen Computern ist.

Quantencomputer entstehen nicht von selbst, wenn die Transistoren so klein werden, dass quantenmechanische Prozesse eine Rolle spielen. Die Grenzen der Miniaturisierung von Computerkomponenten ist ein anderes spannendes Thema, das ich in diesem Thread nicht diskutieren möchte.

Der wesentliche Punkt an Quantencomputern ist, dass die Bits in einen Überlagerungszustand gebracht werden können. Ein Zwei-Bit-Quantencomputer befindet sich also nicht notwendig in einem der vier Zustände 00, 01, 10 und 11, sondern er kann eine Überlagerung aller vier annehmen. Damit kann er eine Rechenoperation auf alle Zahlen von 0 bis 3 zugleich vornehmen. Diese Eigenschaft von Quantencomputern ermöglicht ganz neue Rechenmethoden, aber sie erfordert auch völlig andere Programmiertechniken. Andere Algorithmen. Ein Quantencomputer ist nicht einfach ein schnellerer, weil parallel rechnender Computer. Er ist etwas anderes.

Auf dieser Basis bin ich gern bereit zu diskutieren, ob diese Technologie erfolgversprechend ist.

Myon

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Beitrag Fr 3. Apr 2015, 09:28

Re: Quantencomputer

Hallo Joachim,

hast du Interesse am Quantencomputer?
Hast du eine Diskussionsfrage dazu?
Darf hier zielführend zum Quantencomputer diskutiert werden?

Gruß,
Jens
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langlebiges Kaon

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Beitrag Mo 6. Apr 2015, 09:16

Re: Quantencomputer

Ich habe sogar selbst mal im Themengebiet "Quantencomputer" geforscht.

Eine Frage habe ich nicht aber eine These:
Quantencomputer werden nie die herkömmlichen binären Computer ersetzen. Sie werden höchstens in Nischenanwendungen erfolgreich werden. Dazu müssen Q-Bits auf Halbleiterchips realisiert werden.
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langlebiges Kaon

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Beitrag Di 7. Apr 2015, 17:43

Re: Quantencomputer

"nie" ist immer :lol: eine sehr gewagte Aussage, weil wir natürlich die langfristige Entwicklung der Technik nicht absehen können ...

... aber auf absehbare Zeit, ich würde mal sagen Jahrzehnte, stimme ich dir zu
Er muss sozusagen die Leiter wegwerfen, nachdem er auf ihr hinaufgestiegen ist.
Ludwig Wittgenstein
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langlebiges Kaon

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Beitrag Di 7. Apr 2015, 18:24

Re: Quantencomputer

Nun, meine These stützt sich ja nicht auf die technische Realisierung von Quantencomputern sondern auf das zugrundeliegende Konzept.

Betrachten wir die technische Realisierung, so wird wohl selbst die Etablierung in Nischenanwendungen einige Jahrzehnte brauchen. Aber in den Punkt bin ich nicht sicher. Wer weiß, ob nicht morgen der technische Durchbruch erfolgt.

Gruß,
Joachim
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Photon

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Beitrag Di 7. Apr 2015, 18:38

Re: Quantencomputer

Joachim hat geschrieben:Der wesentliche Punkt an Quantencomputern ist, dass die Bits in einen Überlagerungszustand gebracht werden können.


Hallo Joachim,
dies ist Deine Home, daher gebe ich kein Kommentar zu Deiner Agitation.
Danke, dass Du das Thema bestehen lässt.

Wenn der Quantencomputer steuerbar werden soll, muss man diese gleichzeitig auftretenden Überlagerungen trotzdem einzeln "ansprechen" und steuern können, sonst ist nicht von einem Computer zu reden, sondern von einem quantenmechanischem System, das nur beobachtet und in ganz geringen Teilen mathematisch berechenbar wird.

Eine Vorbedingung eines Computers ist sein bis in seine kleinsten Elemente steuerbare und vor bestimmbare künstliche, menschlich konstruierte "Automatik". Die ist bisher im Quanten Computer eben nicht vorhanden.

Wir sind Beobachter in der QM und noch lange keine Anwender.
Hat ein Wissenschaftler etwas Wahres erkannt, ist damit eine Fülle neuer Fragen verbunden.
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langlebiges Kaon

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Beitrag Mi 8. Apr 2015, 07:20

Re: Quantencomputer

Selbstverständlich lassen sich die Q-Bits in einem Quantencomputer einzeln ansteuern und kontrollieren.
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Photon

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Beitrag Mi 8. Apr 2015, 16:44

Re: Quantencomputer

Joachim hat geschrieben:Selbstverständlich lassen sich die Q-Bits in einem Quantencomputer einzeln ansteuern und kontrollieren.



Dann wäre das Thema "Computerisierung" ja gelöst, aber ich kann das (noch) nicht glauben....
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Photon

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Beitrag Do 9. Apr 2015, 09:38

Re: Quantencomputer

Joachim hat geschrieben: Dazu müssen Q-Bits auf Halbleiterchips realisiert werden.


Das ist aber keine These mehr sondern eine Vorgabe für einen Lösungsweg.

Es tut mir als gestandenen IT-Ingenieur (30 Jahre Erfahrung) gut, von einem reinen Theoretiker zu vernehmen, dass man als Hardware wieder Halbleiter einsetzen soll.

Es schmerzt mich aber, weil die offensichtlichen Vorteile der Quanten-Informatik wieder verloren gehen würden. Auch von Ihnen habe ich schon gelesen, dass irgendwann der Durchbruch der Quanten Computer kommen muss.

Ich erwarte aber auch in der Hardware einen Generationensprung. Halbleiter-Dotierung war die göttlich Fügung für die BOOL'sche Algebra. Aber wie soll ein QuBit umgesetzt werden - es ist ein Vektor (x-Tupel) aus beliebigen, oft unbegrenzter Anzahl von Elementen.

Die Binäre Logik (Ein/Aus = 1/0) war dazu ideal. Aber ein Vektor mit oft nicht begrenzter Anzahl von Elementen ist - bisher zu minderst - in keine "Logik" einzubauen. Alle überlagerten Werte sollen ansprechbar sein und irgendwie mit "logischer Bedeutung" belegt werden. Es hätte Sinn, diese Elemente eines QuBits mit nur 0 oder 1 zu belegen, aber soweit ich informiert bin, sind das beliebige Wahrscheinlichkeiten zwischen 0 und 1. Rein mathematisch sind wir dann wieder in der Vektorrechnung.
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langlebiges Kaon

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Beitrag Do 9. Apr 2015, 16:06

Re: Quantencomputer

Ich habe jetzt mal etwas genauer aufgeschrieben, wie ein Quantencomputer arbeitet.

Photon

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Beitrag Do 9. Apr 2015, 19:46

Re: Quantencomputer

Hallo Joachim,

gibt es schon ein Konzept wie eine "Programmsprache" bei einem Quantencomputer aussehen könnte. Momentan "kenne" ich (WIKI) die den Grover - Algorithmus und Shore - Algorithmus, wer das Konzept verstanden hat erkennt das Potential der Sache.

Für mich als Informatiker sind die einzelnen Schritte mangels physikalisch / mathematischen Wissens nicht "unterteilbar" ich erkenne keine "Syntax", so was wie Assembler für Q- Nibbles.

Ist eine solche "Syntax" von der realen Implementierung abhängig?

Oder ist so was nur eine Wunschvorstellung von mir? (Ist jetz mal so frei erfunden und hat keinen "Sinn" - nur als "Konzepterklärung")
DECLARE Array(1) 16; Array(2) 16; Array(3) 32
MOVE Q-Nibble(16) in Array(1)
MOVE Q-Nibble(16) in Array(2)
FOURIER Array(1) AND FOURIER Array(2) TO Array(3)
...

:idea:

Gibt es "Pendants" zu "Variablen", "Befehlen", "Register", .... ?

Oder bleibt die Sache mit den Quantencomputern wohl eher für immer den Physikern vorbehalten?

lg
Theo
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Photon

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Beitrag Fr 10. Apr 2015, 12:18

Re: Quantencomputer

Joachim hat geschrieben:Ich habe jetzt mal etwas genauer aufgeschrieben, wie ein Quantencomputer arbeitet.



Halte diese Darstellung für eine willkommene Klarstellung!
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Myon

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Beitrag Sa 11. Apr 2015, 08:44

Re: Quantencomputer

Joachim hat geschrieben:Ich habe jetzt mal etwas genauer aufgeschrieben, wie ein Quantencomputer arbeitet.


Ein sehr guter Blog.
Was nutzt ein Quantencomputer, wenn das Ergebnis nicht lesbar ist.

Gruß,
Jens
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langlebiges Kaon

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Beitrag Di 14. Apr 2015, 08:20

Re: Quantencomputer

TheoC hat geschrieben:Gibt es "Pendants" zu "Variablen", "Befehlen", "Register", .... ?

Oder bleibt die Sache mit den Quantencomputern wohl eher für immer den Physikern vorbehalten?


Ich sehe da kein wesentliches Problem. Es gibt Register, die aus reihen von miteinander verschränkbaren Q-Bits bestehen. Für diese Register gibt es alle Befehle, die es für konventionelle Computer auch gibt: Bitweises Und, Oder und ExOder, Bitshifts, Addition,... Außerdem gibt es ein paar typische Quantenoperationen, die gezielte Phasenmanipulationen und Verschränkungen.
All diese Operationen lassen sich natürlich in einer höheren Sprache einbetten, die Schleifenabarbeitung und Fallunterscheidungen erlaubt.
Prinzipiell ist eine Quantencomputer-Prgrammiersprache kein Problem. Allerdings befinden wir uns noch in der Phase, in der Quantencomputer reine Demonstrationsmodelle sind. Da ist die "Programmierung" eher Handarbeit.

Viele Grüße,
Joachim

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