Programmierung auf einem Silizium-Quantenchip
Quanten-Computing ist das vielversprechendste Mittel zur Weiterentwicklung von Computerprozessen wie künstlicher Intelligenz, Klimavorhersage und mehr. Bisher steckt das Quantencomputing jedoch noch in den Kinderschuhen, es gibt zwar viel Forschung, aber nur wenige reale Anwendungen. Jedes große Technologieunternehmen arbeitet an der Weiterentwicklung des Quantencomputings, und als eines der führenden Unternehmen Intel hofft auf „Spin-Qubits“ um dabei zu helfen, die Technologie in den Mainstream zu bringen.
In seiner grundlegendsten Form ähnelt ein Quantenbit (Qubit) dem Binärbit, das in der traditionellen Informatik verwendet wird. Beim Quantencomputing werden Informationen durch die Polarisation eines Photons angezeigt. Beim Standardrechnen befinden sich Bits immer in einem von zwei Zuständen: Null oder Eins. Beim Quantencomputing können sich Qubits jedoch tatsächlich gleichzeitig in mehreren Zuständen befinden. Ohne zu sehr ins Detail zu gehen, ermöglicht dieses Phänomen theoretisch die Leistung eines Quantencomputers Sie können eine große Anzahl von Berechnungen parallel ausführen und mitunter viel schneller als herkömmliche Computer ausführen Aufgaben.
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Während der Großteil der Industrie, darunter auch Intel, an einer bestimmten Art von Qubits arbeitet, den sogenannten supraleitenden Qubits, ist Intel auf der Suche in eine alternative Struktur, die als „Spin-Qubits“ bekannt ist. Während supraleitende Qubits auf supraleitenden elektronischen Schaltkreisen basieren, wie z Wie der Name schon sagt, funktionieren Spin-Qubits in Silizium und überwinden laut Intel einige der Hindernisse, die dem Quantencomputing bisher im Wege standen zurück.
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Dieser alternative Ansatz nutzt die Art und Weise, wie sich einzelne Elektronen auf einem Siliziumgerät drehen, und diese Bewegung wird durch den Einsatz von Mikrowellenimpulsen gesteuert. Wenn sich ein Elektron nach oben dreht, wird ein Binärwert von 1 erzeugt, und wenn das Elektron nach unten dreht, wird ein Binärwert von 0 erzeugt. Denn diese Elektronen können auch in einem „Überlagerungszustand“ existieren, in dem sie im Wesentlichen so wirken können, als ob sie beide oben wären Gleichzeitig ermöglichen sie eine parallele Verarbeitung, die mehr Daten verarbeiten kann als eine herkömmliche Computer.
Spin-Qubits bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber der supraleitenden Qubit-Technologie, die die meiste aktuelle Quantencomputerforschung vorantreibt. Qubits sind zerbrechliche Dinge, die durch Lärm oder sogar unbeabsichtigte Beobachtung leicht zerstört werden können, und die Natur davon Supraleitende Qubits erfordern größere physikalische Strukturen und müssen sehr kalt gehalten werden Temperaturen.
Da Spin-Qubits jedoch auf Silizium basieren, sind sie physikalisch kleiner und man kann davon ausgehen, dass sie über längere Zeiträume zusammenhalten. Sie können auch bei viel höheren Temperaturen arbeiten und erfordern daher nicht den gleichen Grad an Komplexität beim Systemdesign. Und natürlich verfügt Intel über enorme Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Siliziumgeräten.
Wie das gesamte Quantencomputing steckt auch die Spin-Qubit-Technologie in den Kinderschuhen. Wenn Intel jedoch die Hürden lösen kann, könnten Spin-Qubits dazu beitragen, Quantencomputer viel früher als derzeit erwartet in tatsächliche kommerzielle Anwendungen zu bringen. Das Unternehmen plant bereits, seine bestehenden Fertigungsanlagen zu nutzen, um „viele Wafer pro Woche“ von Spin-Qubit-Testchips herzustellen, und soll in den nächsten Monaten mit der Produktion beginnen.
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