Technik der Computer der Zukunft, ein Atom zu einem Zeitpunkt

Einsatz von Computern anhand der irrsinnig Physik des Quantums
Welt, hoffen Forscher nun Realität auf molekularer Ebene zu simulieren
besser als je zuvor.

Wissenschaftler wollen Moleküle auf Computern zu simulieren
um besser zu verstehen und zu verbessern, wie sie reagieren können – zum Beispiel,
wie könnte ein Medikament im menschlichen Körper Verhalten. Aber versuche zu simulieren
komplexe Moleküle, die mit modernen Supercomputern zu kurz, weil
Erhöhung der Anzahl der Atome, die sie analysieren müssen, führt zu einer
exponentiellen Anstieg der Rechenzeit.

"Wenn Sie etwas größer als vier oder fünf Atome – für simulieren
Beispiel, eine chemische Reaktion oder sogar ein mäßig komplexe Molekül –
wird ein unlösbares Problem sehr schnell", sagte der Forscher James
Whitfield, Quantum Information Chemiker an der Harvard University. Bei
optimal, er erklärt, regelmäßige Computer nur kann eine grobe
Angleichung der Funktionsweise dieser Systeme.

Quantencomputer

Das ist warum Wissenschaftler jetzt Quantencomputer, wenden sich an die
verlassen Sie sich auf die bizarren Eigenschaften von Atomen und den anderen Bau
Bausteine des Universums. Die Welt wird ein fuzzy, surreale Ort auf seine
kleinsten Ebenen – können die Dinge scheinbar an zwei Orten gleichzeitig existieren
oder gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen drehen.

Während normale Computern Daten als Einsen und Nullen – Binär darstellen
Ziffern genannt, die bits, die sie ausdrücken, indem flicking winzigen Schalter-wie
Transistoren entweder aktiviert oder deaktiviert – Quanten-Computern verwenden Quantenbits oder Qubits (geprägt "Cue-Bits") ,
Beide sind on und off zur gleichen Zeit. Dadurch lassen sich durchführen
zwei Berechnungen gleichzeitig. In der Theorie können Quantencomputer
beweisen Sie unglaublich schneller als normale Rechner für bestimmte Probleme
weil sie durch jede mögliche Kombination gleichzeitig ausgeführt werden können.

Die Partikel und Moleküle, die Wissenschaftler untersuchen möchten sind Quanten-Objekten.

"Wenn es rechnerisch zu komplex, um ein Quantensystem simulieren
mit einem klassischen Computer, warum nicht simulieren, Quantensysteme mit
ein weiterer Quantensystem?", sagte der Forscher Alán Aspuru-Guzik, ein quantum
Informationen-Chemiker an der Harvard University.

Berechnung mit Licht

Der Quanten-Computer, die, dem die Forscher führten ihre molekulare Simulationen mit, stützte sich auf Photonen oder Pakete von Licht,
als seine Qubits. Während Aspuru-Guzik, Whitfield und ihre Kollegen
sofern die Software und wichtige Berechnungen durchgeführt ihre
Mitarbeiter in Australien die Hardware zusammengebaut und lief die
Experimente.

Mit diesem zwei-Qubit-Computer simulierten sie die kleinsten molekularen
System, das Wasserstoffmolekül und berechnet seine Energie in Bezug auf
wie es mit anderen Molekülen reagieren könnte. Sie lief ihre simulation
verarbeiten Sie 20 Mal hintereinander, mit jedem Zyklus Arbeiten aus den Daten von
das letzte Element, um sehr genaue Werte zu erreichen. "Das ist genug Präzision
um "Experimente mit zu simulieren, sagte Aspuru-Guzik TechNewsDaily.

Die große Herausforderung, die vor uns liegt ist Quanten-Computern erstellen.
mit mehr Qubits, die benötigt werden, um Moleküle mit mehr zu simulieren
Atome. Obwohl ein 2.000-Qubit-Computer wäre grob genug zu, sagen wir,
Cholesterin-Bindung mit einem Protein, das meisten Qubits jemand hat zu simulieren
unbestreitbarer machte einen Quantencomputer mit bisher ist etwa ein Dutzend,
Aspuru-Guzik, sagte.

"Wir arbeiten nun daran, um größere Experimente weiterhin unsere Erfolge mit größeren Systemen zu machen", sagte er sagte.

Die Forschung war in der jüngsten Ausgabe der Zeitschrift Nature Chemistryonline detailliert.

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