Informatika és tudomány

Hunter

Információfel­dolgozás fagyasztott fénnyel?

A Harvard Egyetem tudósai bemutatták, hogyan fagy meg és válik irányíthatóvá a fény ultrahideg atomok segítségével úgy, hogy egy optikai számítógép magját, vagyis központi egységét alkossa.

Az optikai számítógépek a hagyományos elektronikus eszközök sebességének tízszeresével tudnák szállítani az információt, átlépve a szilícium technika egyre közelebb kerülő sebesség határát. Az új kutatás nagy áttörést hozhat az információ feldolgozásához elektronok helyett fényt használó szupergyors számítógépek megalkotásában.


Dr. Lene Hau
Lene Hau professzor, a "lassú fény" egyik elsőszámú szaktekintélye. Kutatócsoportja a fény lelassításával vált ismertté, ami normál esetben másodpercenként 297 600 kilométeres sebességgel halad. A kutatóknak ezt az irdatlan száguldást sikerült egy rendkívül hideg nát­ri­umatom-felhővel egy kerékpár sebessége alá lassítaniuk. Később ugyanazzal a felszereléssel, mint amivel a fenti eredményt elérték, sikerült teljes egészében megfagyasztaniuk a fényt, aminek Hau professzor szerint a jövő optikai számítógép generációinak memória tárolásában lehet gyakorlati szerepe.

Hau legújabb kutatásai is az optikai számítógépeket célozzák, egyre messzebbre menve az alkalmazások tekintetében. Számításai szerint a Bose-Einstein kon­den­zá­tumként ismert ultrahideg atomokat a fénnyel közösen irányított összefüggő feldolgozásra lehet használni.

A hagyományos anyagban egy fény impulzus amplitúdója és állapota zavarossá válik, megsemmisítve minden információ tartalmát. Hau a lassú fényen végzett munkája azonban a kísérletben bebizonyította hogy ezek az tulajdonságok a Bose-Einstein kondenzátumban megőrizhetők, így egy ilyen eszköz egy napon az optikai számítógép CPU-jává válhat.

A hagyományos elektronikus számítógépek egyre közelebb kerülnek elméleti korlátaikhoz mind méretüket, mind sebességüket tekintve. Több tudós szerint az optikai számítástechnika egy nap új forradalmat hozhat a kisebb és gyorsabb számítógépek terén.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • dez #69
    "Az interferencia pontosan azt jelenti, hogy a kvantumállapotok utazgatnak."

    Na igen, persze persze. De úgy értettem, hogy nem bináris adat lenne ráültetve..
  • DcsabaS #68
    "Nem tudom, lehetséges-e olyan megoldás, hogy 1-1 fotonra ugyan nem tudnak külön figyelni, de maga a kapcsolat szétesik tőle. Vagy legalább a hiányzó fotonok számával drasztikusan nő ennek lehetősége."
    Ha 1-fotonnyi zavarás számít, akkor ez azt jelenti, hogy oda is tudnának rá figyelni. Ha pedig nem tudnak rá odafigyelni, akkor ez megadja a lehetőségét a lehallgatásnak, csak a lehallgató készülék legyen érzékenyebb.

    "Meg ugye ne felejtsük el, hogy a kvantum-interferencia nem csak fotonokkal működik/működhet, hanem nagyobb részecskékkel is."
    Azért csinálják fotonnal, mert messze ezzel a legkönnyebb. (A következő jelölt az elektron lehetne, de annak a nyugalmi tömege miatt sok nagyságrenddel kisebb lenne a hatótávolsága.)

    "de lehet talán olyan eset is, hogy nem bináris adatok, hanem kvantumállapotok utazgatnak..."
    Az interferencia pontosan azt jelenti, hogy a kvantumállapotok utazgatnak. Csak sajnos lézernél nem 1 fotoné, hanem számtalan fotoné együtt.
  • dez #67
    "egy rendszer eredő biztonságát nem a legerősebb, hanem a leggyengébb láncszem jellemzi"

    Ez igaz, de ha a gyenge láncszemek (a kommunikációs csatortna két vége) a két kommunikáló fél kezében van, akkor talán nincs probléma. Hiszen azt sosem fogják tudni kiküszöbölni, hogy a két fél tudjon róla, miről is "beszélgetnek".

    "Ha nem elég 1 foton, akkor bizonyosan nem egyfotonos interferenciát használnak. Ha pedig egy készülék alkalmas az egyfotonosra, akkor az újabb fotonokat nyilván az újabb információ adagok továbbítására használná fel."

    Hát igen, ez is egy szép logikai csapda vagy dilemma lehet. Nem tudom, lehetséges-e olyan megoldás, hogy 1-1 fotonra ugyan nem tudnak külön figyelni, de maga a kapcsolat szétesik tőle. Vagy legalább a hiányzó fotonok számával drasztikusan nő ennek lehetősége.

    Meg ugye ne felejtsük el, hogy a kvantum-interferencia nem csak fotonokkal működik/működhet, hanem nagyobb részecskékkel is.

    "Alapjában véve a kvatuminterferencia is ilyen. (A legegyszerűbb esetben kétirányú, soros, analóg, csak éppen a végeredményét tekintve kvantált.)"

    Lehet ilyen is (csak itt ugye érzékeli a rendszer a belehallgatást is, és azonnal, "magától" megszakad a kapcsolat - persze kíváncsi leszek, hogy a split-beam-re találnak-e majd megoldást), de lehet talán olyan eset is, hogy nem bináris adatok, hanem kvantumállapotok utazgatnak...
  • DcsabaS #66
    "Á, tehát te a műveletvégzés közben megjelenő pontatlanságról beszélsz. "
    Nem csak arról. Hanem főképp arról a pontatlanságról, ami klasszikus számítógépnél nem is pontatlanságnak, hanem eleve hibás adat/program megadásnak számítana, vagyis hogy nem pontosan az a bemenő kvantum (qubit) állapot realizálódik, mint amit szeretnénk (és amit kellene). Talán ennek kezelésére is ki lehet találni valamit, de aligha lesz egyszerű.

    "Viszont a kommunikációhoz hozzátartozik, hogy az egyik fél tudja, mit közöl, és a másik is megtudja, mi is volt az. Enélkül külözgethetnének egymásnak véletlenszerű jeleket is. :) Szóval, valahol nyilván vissza kell fejtődnie az adatnak..."
    Egyetértek. Ezzel az egésszel mindössze csak arra akartam utalni, hogy egy rendszer eredő biztonságát nem a legerősebb, hanem a leggyengébb láncszem jellemzi, így az, hogy egy elemét kicserélték (talán) jobbra, még nem csináltak forradalmat, főleg ha vannak hátrányai is.

    " És talán valahogy azt is meg lehet oldani, hogy több foton vegyen részt a folyamatban, viszont mindegyikre szükség legyen."
    Ha nem elég 1 foton, akkor bizonyosan nem egyfotonos interferenciát használnak. Ha pedig egy készülék alkalmas az egyfotonosra, akkor az újabb fotonokat nyilván az újabb információ adagok továbbítására használná fel.

    Lézernél a lehallgató készüléknek az érzékenysége döntené el, hogy észrevétlen tudna-e maradni.

    "Modem: hm, azért ott mégiscsak egyszerű soros adatok utaznak."
    Alapjában véve a kvatuminterferencia is ilyen. (A legegyszerűbb esetben kétirányú, soros, analóg, csak éppen a végeredményét tekintve kvantált.)
  • dez #65
    "Tulajdonképpen még az sem biztos, hogy diszkrét, ugyanis egy művelet vihet egy qubit-et egy másik olyan qubit-be is, amelyek egyike sem 0, vagy 1. Továbbá ítt egyenértékűbbek a qubit-et megvalósító elemek, mint a klasszikus számítógépnél, ezért nincs eleve tisztázva, hogy melyik qubit melyik számjegynek felel meg - már ha kiválasztódik valamelyik sajátállapot. Adott esetben természetesen megtehetjük (úgy programozhatjuk fel a QC-t), hogy éppen így legyen."

    Á, tehát te a műveletvégzés közben megjelenő pontatlanságról beszélsz. Én az egyes ciklusok végén születő digitális rész- ill. végeredményekről. Mivel ezek már tényleg digitálisak. Így vissza is lehet ellenőrízni a pontosságot. (Csak ugye kicsit sok idő lehet az ellenőrzés.)

    "A rögzítéssel az a baj, hogy az információt természetesen mindig onnan próbálják meg ellopni, ahol az legkönnyebben hozzáférhető. Persze lehet védett a hely, de ez csak a szokásos védelmet jelenti, nem többet."

    Viszont a kommunikációhoz hozzátartozik, hogy az egyik fél tudja, mit közöl, és a másik is megtudja, mi is volt az. Enélkül külözgethetnének egymásnak véletlenszerű jeleket is. :) Szóval, valahol nyilván vissza kell fejtődnie az adatnak...

    "Főleg, hogy nyilvánvalóan lézereket használnak, nem pedig egyfotonos interferenciát (amit elvileg kellene), így még az észrevétlen lehallgatás is megoldható."

    A split-beam-ra én is gondoltam, csakhogy sugár intenzitását elég pontosan lehet mérni. És talán valahogy azt is meg lehet oldani, hogy több foton vegyen részt a folyamatban, viszont mindegyikre szükség legyen.

    Modem: hm, azért ott mégiscsak egyszerű soros adatok utaznak.
  • DcsabaS #64
    "1. Nem egészen értem, miért írod, hogy csak diszkrét, hiszen a műveletek vége eleve az, hogy a qubitek 0-ra vagy 1-re állnak be."
    Tulajdonképpen még az sem biztos, hogy diszkrét, ugyanis egy művelet vihet egy qubit-et egy másik olyan qubit-be is, amelyek egyike sem 0, vagy 1. Továbbá ítt egyenértékűbbek a qubit-et megvalósító elemek, mint a klasszikus számítógépnél, ezért nincs eleve tisztázva, hogy melyik qubit melyik számjegynek felel meg - már ha kiválasztódik valamelyik sajátállapot. Adott esetben természetesen megtehetjük (úgy programozhatjuk fel a QC-t), hogy éppen így legyen.

    "2. Nem igazán értem a b.-ben, miért baj a rögzítés. Hiszen enélkül nem is kerülhetne sor további feldolgozásra. És persze ez már védett helyen történik."
    A rögzítéssel az a baj, hogy az információt természetesen mindig onnan próbálják meg ellopni, ahol az legkönnyebben hozzáférhető. Persze lehet védett a hely, de ez csak a szokásos védelmet jelenti, nem többet.

    Ha egy mások által is észlelhető kommunikációs csatornát használnak, akkor ugye on-the-fly is lehetséges a kémkedés. Elméletileg ugye pont ez ellen van a titkosítás a cikkben leírt eszközzel. Itt még külön optikai kábelt is használnak. Azonban ez is kétélű fegyver, ugyanis ha valaki tudja, hogy hol megy az optikai kábel, akkor "lehallgathatja". Főleg, hogy nyilvánvalóan lézereket használnak, nem pedig egyfotonos interferenciát (amit elvileg kellene), így még az észrevétlen lehallgatás is megoldható.

    "De lehet, hogy "kvantum-témában" is van erre megoldás: úgy tudom, vannak bizonyos részecskepárok, amik távolról is hatnak egymásra, illetve úgymond felismerik egymást."
    Igen, így kellene működnie ennek az eszköznek is, de nyilvánvaló, hogy nem így működik (ugyanis egyfotonos interferenciát nem tudunk produkálni ekkora távolságban).

    Egyébként az ilyen titkosított kapcsolatok hasonlítanak pl. arra, amikor pl. modemek veszik fel egymással a kapcsolatot, ugyanis azoknak is SZINKRONIZÁLÓDNIUK kell egymáshoz. Ha valaki más is a vonalban van, de nincs szinkronban, az nem sokat tud profitálni a lehallgatásból.
  • dez #63
    1. Nem egészen értem, miért írod, hogy csak diszkrét, hiszen a műveletek vége eleve az, hogy a qubitek 0-ra vagy 1-re állnak be.

    2. Nem igazán értem a b.-ben, miért baj a rögzítés. Hiszen enélkül nem is kerülhetne sor további feldolgozásra. És persze ez már védett helyen történik.

    3. Érdekes kérdés, amit az összeesküvőkről írsz (tudni lehet-e biztosra, hogy az van a vonal végén, akinek kellene). Persze erre a titkosításra is rá lehet még ültetni egy hagyományost, ahol egyedi kulcsa van a feleknek, csak ugye akkor már eleve visszaesik a megbízhatóság a hagyományos szintre. De lehet, hogy "kvantum-témában" is van erre megoldás: úgy tudom, vannak bizonyos részecskepárok, amik távolról is hatnak egymásra, illetve úgymond felismerik egymást.
  • DcsabaS #62
    "Az analóg számítógépnek analóg kimenete van (amit persze utána lehet digitalizálni). Viszont a kvantumszámítógépnek digitális!"
    Inkább csak diszkrét, de persze azt is lehet digitális formára hozni. De nem ez a baj, hanem hogy a qubit-eket nem lehet egészen pontosan olyan formára hozni, mint elméletileg kellene, leszámítva azokat a triviális eseteket, amikor a qubit értéke egzakt, mert éppen 0, vagy 1.

    Kereskedelmi forgalomban:
    Mint írtam, bármit el lehet adni, jó drágán is, ha divatos. A fotonnal való kvantumkódolásnak NEM CSAK a cikk által is említett (jelenleg) 120 km a korlátja, hanem az is, hogy abban az időben, ami alatt a fény megteszi ezt az utat (kb. 0.4 ms) meg kell történnie a dekódolásnak, különben az adatok dekódolhatatlanok maradnak. Ez pedig azt jelenti, hogy a kommunikáció vagy
    a.) dekódolatlan lesz, vagy
    b.) dekódolt, de rögzítetlen, vagy
    c.) titkosítás nélkül fogják rögzíteni a dekódolt anyagot, vagy
    d.) másféle titkosítással fogják rögzíteni

    A c.) és d.) esetekben a biztonságot illetően ugyanott vagyunk, ahol egyébként is, az a.) eset pedig haszontalan, így marad a b.) eset, vagyis hogy eleve olyan kommunikációra használjuk a rendszert, amikor nem is akarjuk rögzíteni a kommunikációt. Összeesküvőknek persze jól jöhet, de náluk is lesz majd egy további probléma, honnan fogják tudni, hogy pont azzal kezdtek el kommunikálni, akivel szerettek volna?

    "Véletlenszám-generátornak sokkal egyszerűbb kis elektronikai kapcsolások is elég jók."
    Attól függ, hogy csak hébe-hóba akarod-e használni őket, vagy pedig bődületes ütemben (ami az evolúciós számításokhoz kell).
  • dez #61
    Az analóg számítógépnek analóg kimenete van (amit persze utána lehet digitalizálni). Viszont a kvantumszámítógépnek digitális! Ha pontatlanság van, az bithibát jelent, ami általában nem megengedhető. Tehát, vagy nem használják, vagy addig fejleszik, amíg ki nem küszöbölik ezt.

    A titkosítással kapcsolatban azt hiszem, tévedsz. Mint írtam, már kereskedelmi forgalomban van egy ilyen megoldás, mint a ma létező legmegbízhatóbb. Meg is van az ára. Itt is volt róla cikk: Valósággá vált a kvantumkódolás

    Az alábbi (csak itteni) cikkeket/híreket is a figyelmedbe ajánlom (a neten persze van még egy csomó):
    Áttörés a kvantumszámítógépek fejlesztésében
    Újabb előrelépés a kvantumszámítógépek fejlődésében
    Atomi regiszterek kövezik ki a kvantumszámítógép útját?

    Véletlenszám-generátornak sokkal egyszerűbb kis elektronikai kapcsolások is elég jók.
  • DcsabaS #60
    Ha sikerült megérteni az analó számítógépek "szervi" pontatlanságát, akkor ideje megtudni:
    a qubit-ek fizikai megvalósítása is olyan, hogy csak közelíteni tudjuk az elvileg pontosan megkövetelt szimmetriákat, így a reális quantum számítógépek szintén "szervi" pontatlansággal terheltek. (És minél több qubit van, annál inkább!)

    Titkosítás:
    A titkosításhoz főleg az kell, hogy a kommunikáló felek olyan infó birtokában legyenek, amely mások számára nem hozzáférhető. A kvantuminterferencia erre tényleg képes.
    De azt világosan kell látni, hogy EGYELŐRE SZÓ SINCS ARRÓL, hogy a ma létező qubit-es rendszerek hatékonyabban tennék ezt, mint a hagyományos számítógépek, továbbá a titkosítás biztonságánál más tényezők is játszanak, amelyek eleve kihasználhatatlanná teszik a QC által látszólag garantált "sztratoszferikus" biztonságot, így a hagyományos számítógépek is bőven megfelelhetnek. (A kódfeltörés talán más, de erre a célra aligha készítenek tömegterméket.) (Amúgy eladni bármit lehet, még UFO elhárító kézi készüléket is.)

    Én azt gondolom, hogy a qubit-ek számát sohasem tudják majd igazán nagyra emelni, mert nem tudják a zavaró körülményeket és a szervi pontatlanságot kiküszöbölni. Ezért leginkább, mint hatékony VÉLETLEN GENERÁTORT fogják felhasználni, olyan számítógépek részeként, amelyek döntően a hagyományos logikákat használnak EVOLÚCIÓS algoritmusok futtatására.
További bejegyzések a fórumban...