Kvantecomputere Forklaret – Den Menneskelige Teknologis Grænser

Hvor grænserne for den menneskelige teknologi er? Og kan vi på en eller anden måde undgå dem?
Det er her hvor kvantecomputere bliver meget interesserende.

Se på THE NOVA PROJECT for at lære mere om mørk energi: www.nova.org.au

Støt os på Patreon så vi kan lave flere fede ting:
https://www.patreon.com/Kurzgesagt?ty=h

Få musikken fra videoen her:

https://soundcloud.com/epicmountain/quantum-computers

https://epicmountainmusic.bandcamp.com/track/quantum-computers

http://epic-mountain.com

Eller følg os på et socialt medie eller reddit:

http://kurzgesagt.org
https://www.reddit.com/r/kurzgesagt
https://www.facebook.com/Kurzgesagt
https://twitter.com/Kurz_Gesagt

TUSIND TAK TIL VORES ELSKVÆRDIGE PATRONS FOR AT STØTTE OS:
Tamago231, H.H. Lewis, Kirin Tantinon, David, Max Lesterhuis, Marek Belski, Gisle, Colin Millions, Gregory Wolfe II, Lenoir Preminger, Abel X, Matt Knights, Amjad Al Taleb, Ian Bruce, Kris Wolfgramm, 麒麟 于, Christopher Shaw, 靖羊, Tomas Grolmus, Essena O’Neill, Kyle Messner, Pedro Devoto, Mark Radford, Ann-Marie Denham, Davide Pluda, Rik Vermeer, Justin Ritchie, Nicole White, Whireds, Claus Vallø, Jason Talley, Andrew Wu, Christian Dechery, Michael Howell, Michal Hanus, Cavit, Amary Wenger, JDKBot, Jason Eads, FreedomEagleAmerica, Roberto Maddaloni, TiagoF11, Harsha CS, Abhimanyu Yadav, Tracy Tobkin, Mike Fuchs, Elizabeth Mart, Jacob Wenger, Jeff Udall, Ricardo Affonso, Mauro Boffardi, Audrin Navarro, Troy Ross, Keith Tims, Santiago Perez, James, Jack Devlin, Chris Peters, Kenny Martin, Frederick Pickering, Lena Savelyeva, Ian Seale, Charles Ju, Brett Haugen, David Ramsey, Benjamin Dittes, Michelle Schoen, Albert Harguindey Sanchez, Michael King, Alex Kyriacou Alla Khvatova Thomas Rowan, Siim Sillamaa, David Bennell, Janzen,Bryn Farnsworth, Adam Recvlohe, Manuel Arredondo, Fred McIntyre, Maldock Manrique, Дмитрий, Ishita Bisht, Jake Ludwig, Zach Seggie, Casey Sloan, Myndert Papenhuyzen, rheingold3, AncientCulture, Orion Mondragon, Jan, Michael Kuperman, Alexander Argyropoulos
Quantum Computers Explained – Limits of Human Technology

Hjælp os med at tilføje undertekster til denne video, samt oversætte den:
http://amara.org/v/H55u/

I størstedelen af vores historie har mennesket været bestående af

vores hjerner, ild og skarpe spyd.

Mens ild og skarpe spyd blev til kraftværker og atomvåben,

har den største opgradering været sket i vores hjerne.

Siden 1960'erne har kraften i vores hjernemaskiner udviklet sig meget,

hvilket har tilladt computere at blive mindre og mere kraftfulde på samme tid.

Men disse fremskridt er ved at møde deres fysiske grænse.

Computerdele er ved at nå størrelsen af et atom.

For at forstå hvorfor dette er et problem,
bliver vi nødt til at få afklaret noget.

I En Nødeskald
af kortsagt/kurzgesagt

En computer er lavet op af meget simple
komponenter der gør meget simple ting,

repræsentere data, forstå det,
og kontrollere mekanismer.

Computerchips er bitte små moduler,

som indeholder logiske gates
hvilket indeholder transistorer.

En transistor er den simpleste form
for data gennemgåelse i computere,

overfladisk set en afbryder
der enten kan åbne eller lukke

vejen for informationen der vil igennem.

Denne information er opbygget af bits,
hvilket enten kan være sat til nul eller en.

Kombinationer af flere bit bliver brugt til
at repræsentere mere komplekse informationer.

Transistorer er beregnet til at lave
logiske gates, som stadigvæk gør meget simple ting.

For eksempel kan AND-gates sende et output
af én hvis alle af dens inputs er en,

ellers kommer der nul.

Kombinationer af logiske gates kan
endeligt lave meningsfulde moduler,

for eksempel kan man tilføje to numre.

Når du først kan addere, så kan du også gange,
og når du først kan gange,

så kan du stortset alt.

Siden alle normale handlinger er
mere simpelt end førsteklasses matematik,

så du kan tænke på en computer
som en gruppe syvårige

der svare på meget simple matematikspørgsmål.

En stor nok gruppe af dem ville kunne udregne
alt fra astrofysik til Zelda-spil.

Men med dele der bliver
mindre og mindre,

gør kvantemekanik pludseligt
alting mere indviklet.

Så kort sagt er en transistor
bare en elafbryder.

Elektricitet er elektroner der bevæger
sig fra et sted til et andet,

så en kontakt er en korridor der kan blokere
elektroner fra at bevæge sig fra at bevæge sig.

I dag er den typiske størrelse
på en transistor 14 nanometer,

hvilket er omkring 8 gange mindre
end HIV-virussens diameter

og 500 gange mindre end en råd blodcelles diameter.

I takt med at transistorer bliver
på størrelse med få atomer,

vil elektroner bare overføre sig selv
til den anden side af en blokkeret korridor

ved hjælp af en teknik der kaldes
for kvantetunneleførelse.

I kvanteriget virker fysik
anderledes end

de forudsigelige måder vi er vant til,

og tradiotionelle computere
begynder med ikke at give mening.

Vi er på vej til at nå en real fysisk
barriere for vores teknologiske fremskridt.

For at løse dette problem
prøver videnskabsfolk at

bruge disse unormale kvante
egenskaber til deres fordel

ved at bygge kvantecomputere.

I normale computere er bits den
mindste enhed af information.

Kvantecomputere bruger qubits, hvilket
kan bliver sat til en af to værdier.

En qubit kan være ethvert
kvantesystem med to niveauer,

ligesom centrifugering i et magnetisk felt
eller et enkelt foton.

Nul og et er dette
systems mulige tilstande,

ligesom fotonets vandrette
eller lodrette polarisering.

I kvanteverdenen behøver qubit ikke
at være i bare en af disse:

den kan være i ethvert forhold,
i begge tilstande, på samme tid.

Dette kaldes for 'superposition'.

Men så snart du kan teste dens værdi, ved
for eksempel at sende fotoner gennem et filter,

bliver den nødt til at bestemme sig for om
den vil være vandret eller lodret polariseret.

Så, så længe den er uobserveret, vil qubit
være i en superposition af sandsynligheder

fra nul til en, og du vil ikke
kunne forudsige hvor den ville være.

Men så snart du måler den, vil den
kollapse ind i et af de definitive tilstande.

Superposition er en game-changer.

Fire klassiske bits kan
være 2 opløftet med 4

forskellige konfigurationer på samme tid.

Det er 16 mulige kombinationer, hvor du
kun ville kunne bruge en af dem.

Fire qubits i superposition,

vil dog kunne være i alle af
disse 16 kombinationer, på samme tid.

Dette tal vokser eksponentielt
med hver ekstra qubit.

20 af dem kan allerede opbevare
en million værdier, parallelt.

Et meget mærkeligt og ikke-intuitivt
egenskab qubits kan have, er

sammenblanding, en tæt forbindelse,
der får enhver af qubiterne

til at reagere til en ændring i
de andres tilstand øjeblikkeligt,

lige meget hvor langt de er fra hinanden.

Dette betyder at når man måler
bare en lille indviklet qubit,

vil du direkte kunne udlede egenskaberne
af deres partnere uden at skulle kigge.

Qubitmanipulation
er ligeså en mind-bender.

En normal logiske gate får
et simpelt sæt af input

og producere derefter ét endeligt resultat.

En kvantegate manipulerer
et input af superpositioner,

roterer sandsynligheder, og producerer
en anden superposition som resultat.

Så en kvantecomputer opsætter nogle qubiter,
tilføjer kvantegates til at indvikle dem,

og manipulerer sandsynligheder,
og så måler den endeligt udkommet,

kollapser superpositioner til en
faktisk sekvens med nuller og ettaller.

Hvad det betyder er at du vil
få en masse udregninger

som er mulige med dit setup,
alt færdigt på samme tid.

I sidste ende kan du altså kun
måle ét af resultaterne,

og det vil forhåbentligt
blive den du ønsker,

så du bør måske lige
lave et doubletjek, og prøve igen.

Men ved at udnytte superposition
og indvikling på en kløgtig måde,

kan dette blive mere effektivt

end hvad der nogensinde ville
være muligt på en normal computer.

Så mens at kvantecomputere muligvis
ikke vil erstatte vores private computere,

er de på visse områder ekstremt overlegne.

En af de områder er databasesøgning.

For a finde noget i en database,

skal en normal computer muligvis teste
hver enkelte del af påstandende.

Kvantealgoritmer behøver en
langt mindre del af den tid,

hvilket for store databaser
gør en meget stor forskel.

Den mest kendte brug af kvantecomputere
bliver brugt til at ruinere IT-sikkerheden.

Lige nu bliver din browsing,
email og bankdata

holdt sikkert af krypteringssystemer
hvor du giver enhver

en offentligt kode til at indkode
beskeder som kun du kan afkode.

Problemet er bare at dette
faktisk kan blive brugt

til at udregne din hemmelige private nøgle.

Heldigvis ville den nødvendige matematik
på enhver normal computer

tage flere år af forsøg og fejl.

Men en kvantecomputer
med eksponentiel hastighedsforøgelse

ville kunne gøre det som var det leg.

En anden meget spændende
ny brug er simulation.

Simulation af kvanteverdenens
kræver rigtig meget,

og selv for større strukturer,
såsom molekyler,

mangler de ofte nøjagtigheden.

Så hvorfor ikke simulere kvantefysik
med faktisk kvantefysik?

Kvantesimulationer kunne bidrage
med nye syn på proteiner

som ville revolutionere medicinindustrien.

Lige nu ved man ikke
om kvantecomputere

bare ville være et meget specialiceret værktøj,
eller en kæmpe revolution for menneskeheden.

Vi har ingen idéer om hvor grænserne er,
og der er kun én måde at finde ud af det!

Denne video er blevet støttet af
Australsk Akademi for Videnskab,

som fremmer og støtter
ekspertise i videnskaben.

Lær mere om dette emne og andre lignende

på <http://nova.org.au/>.

Det var en fornøjelse at arbejde med dem,
så se lidt på deres hjemmeside!

Vores videoer er også blevet lavet mulig
ved hjælp af jeres støtte på Patreon.com.

Hvis du ønsker at støtte os og blive en del
af Kurzgesagt fuglehær,

så se lidt på vores Patreonside.

Denne oversættelse er blevet skabt af:
Sebastian Winkelmann, Amara.org