Die Computer der Zukunft?

Präsentation zum Thema: "Die Computer der Zukunft?"—  Präsentation transkript:

1 Die Computer der Zukunft?
Fakultät Informatik » Institut für Technische Informatik » Professur für VLSI-Entwurfssysteme, Diagnostik und Architektur Quantencomputer Die Computer der Zukunft? Dresden,

2 Gliederung Motivation Allgemeine Funktionsweise Quantenregister
Funktionsgatter Geschichtliches und Aktuelles Anwendungen für Quantencomputer Ausblick Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 2 von XY

3 Motivation Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 3 von XY

4 Serge Haroche (* 11.09.1944) David J. Wineland (* 24.02.1944)
Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 4 von XY

5 Allgemeine Funktionsweise
Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 5 von XY

6 Superposition 1 0 oder 1 Dresden, 28.11.2012 Quantencomputer
1 0 oder 1 Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 6 von XY

7 Verschränkung Messung 1 2 0 + 1 |0〉 1 2 0 + 1 |1〉 Dresden, 28.11.2012
|0〉 |1〉 Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 7 von XY

8 Quantenregister Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 8 von XY

9 Quantenregister Quantenregister speichern ähnlich wie klassische Register eine Bitsequenz Ein Quantenregister der Länge n speichert n Qubits Beispiele für Aneinanderkettung: 0 ⊗ 0 ⊗ 1 ≡ 001 ≡ 1 1 ⊗ 1 ⊗ 0 ≡ 110 ≡ 6 Auch Superposition (Überlagerung) möglich: ⊗ 1 ⊗ 1 ≡ ≡ Klassisches 4-Bit-Register aus D-FFs Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 9 von XY

10 Funktionsgatter Dresden, 28.11.2012 Quantencomputer
Folie Nr. 10 von XY

11 Prinzip bei Dekohärenz Prinzip bei Superposition
1-Bit-Gatter Bezeichnung Prinzip bei Dekohärenz Prinzip bei Superposition Identität 𝐴 ′ =𝐴 0  0 1  1 NOT-Gatter 𝐴 ′ = 𝐴 0  1 1  0 Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 11 von XY

12 2-Bit-Gatter Symbol Bezeichnung Funktion
Kontrolliertes NICHT-Gatter (CNOT) 00 → →|01〉 10 →|11〉 11 →|10〉 Austauschknoten (Swap) 00 → →|10〉 10 →|01〉 11 →|11〉 Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 12 von XY

13 Geschichtliches und Aktuelles
Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 13 von XY

14 Geschichtliches und Aktuelles
2002: Faktorisieren der Zahl 15 (in 5 und 3) mit 7 Qubits 2005: erstes Quantenbyte 2007: Erster kommerzieller Quantenrechner von D-Wave –Systems 2008: D-Wave vermarktet 128-Qubit-Rechner 2011: Faktorzerlegung von 143 mit 4 Qubits 2012: Berechnung von Ramsey-Zahl R(8,2) mit 84 Qubits Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 14 von XY

15 Ramsey-Algorithmus (1)
Wie viele Gäste braucht man mindestens, wenn es unter ihnen eine Gruppe geben soll, in der sich 3 gegenseitig kennen bzw. eine Gruppe von 3 Gästen, die sich noch nicht kennen? Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 15 von XY

16 Ramsey-Algorithmus (2)
Wie viele Gäste braucht man mindestens, wenn es unter ihnen eine Gruppe geben soll, in der sich 3 gegenseitig kennen bzw. eine Gruppe von 3 Gästen, die sich noch nicht kennen? Lösung: R(3,3) = 6 Blaue Kante: Gäste kennen sich Rote Kante: Gäste kennen sich nicht Quelle: D-Wave Systems Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 16 von XY

17 Ramsey-Algorithmus (3)
ungarischer Mathematiker Paul Erdös: Würden Aliens auf der Erde landen und uns nur am Leben lassen, wenn wir ihnen binnen eines Jahres die Ramsey-Zahl R(5,5) nennen könnten, müsste die Menschheit fix ihre klügsten Köpfe und die besten Rechner versammeln. Dann hätte sie vielleicht eine Chance zu überleben. Würden die Aliens hingegen R(6,6) von uns wissen wollten, sollten wir besser sofort zum Gegenangriff übergehen. Denn R(6,6) wäre schon zu schwierig zu lösen. Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 17 von XY

18 Anwendungen für Quantencomputer
Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 18 von XY

19 Design auf Molekularebene Durchsuchen von Datenbanken Schachcomputer
Anwendungen Design auf Molekularebene Durchsuchen von Datenbanken Schachcomputer Optische Atomuhren Kryptographie Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 19 von XY

20 Ausblick Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 20 von XY

21 Quellen Dresden, Quantencomputer Folie Nr. 21 von XY