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Das Patch-Panel und der Quantencomputer
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Wenn Sie in Mountain View, Kalifornien, sind und ein paar Stunden Zeit haben, ist ein Besuch des Computer History Museum eine gute Idee. Unter den vielen interessanten Exponaten, die dort ausgestellt sind, finden Sie vielleicht auch analoge Computer und ihre Schalttafeln.
In den 1940er Jahren waren analoge Computer sehr beliebt. Sie waren schneller als ihre digitalen Gegenstücke und eigneten sich besser für die Simulation physikalischer Phänomene wie der Hydraulik. In gewisser Weise könnte man sagen, dass ein Analogrechner für die Simulation und Analyse analoger Systeme eine natürliche Lösung darstellt. Noch in den 1970er Jahren hatten viele große Organisationen wie die NASA, Lockheed und die französische Atomenergiekommission Analogrechner im Einsatz. Auch heute noch gibt es einige Analogrechner, die für sehr spezielle Anwendungen wie die Flugsimulation eingesetzt werden.
Ein Analogrechner besteht aus Operationsverstärkermodulen sowie diskreten passiven Bauteilen wie Widerständen, Kondensatoren usw. Um einen analogen Computer zu programmieren, arbeitete der Bediener mit einer Schalttafel, ähnlich wie bei alten Telefonzentralen. Man steckte ein Kabel ein, um den Ausgang eines Moduls mit dem Eingang eines anderen zu verbinden. Als die analogen Computer größer wurden, wuchsen auch ihre Steckfelder, und es entstand ein "Kabelsalat", wie Sie auf dem Bild sehen können.
Erinnert uns diese Schalttafel und die Art der Programmierung an etwas? Das ist nicht allzu weit davon entfernt, wie Quantencomputer heute programmiert werden. Nein, es gibt kein physisches Patch-Panel, aber der Quanten-Software-Ingenieur verbindet Qubits und Gates im Grunde explizit miteinander.
Wollen wir weiterhin Quantencomputer mit Hilfe virtueller Schalttafeln programmieren? Wahrscheinlich nicht. Wird es mit der steigenden Anzahl von Qubits immer schwieriger, Programme zu erstellen, zu debuggen und zu warten? Auf jeden Fall.
Es ist nicht so, dass Qubits und Gates in Zukunft nicht einzeln verbunden werden können. Wir würden nur nicht erwarten, dass der Softwareentwickler explizit angibt, wie das geschieht. Genauso wie ein digitaler elektronischer Schaltkreis immer noch miteinander verbundene Gatter hat, würde dies auch für einen Quantenschaltkreis gelten. Aber genau wie digitale Schaltungen aus VHDL- oder Verilog-High-Level-Modellen synthetisiert werden, würden wir erwarten, dass Quantenschaltungen ebenfalls automatisch aus High-Level-Beschreibungen synthetisiert werden.
Wenn Sie in Mountain View, Kalifornien, sind und ein paar Stunden Zeit haben, ist ein Besuch des Computer History Museum eine gute Idee. Unter den vielen interessanten Exponaten, die dort ausgestellt sind, finden Sie vielleicht auch analoge Computer und ihre Schalttafeln.
In den 1940er Jahren waren analoge Computer sehr beliebt. Sie waren schneller als ihre digitalen Gegenstücke und eigneten sich besser für die Simulation physikalischer Phänomene wie der Hydraulik. In gewisser Weise könnte man sagen, dass ein Analogrechner für die Simulation und Analyse analoger Systeme eine natürliche Lösung darstellt. Noch in den 1970er Jahren hatten viele große Organisationen wie die NASA, Lockheed und die französische Atomenergiekommission Analogrechner im Einsatz. Auch heute noch gibt es einige Analogrechner, die für sehr spezielle Anwendungen wie die Flugsimulation eingesetzt werden.
Ein Analogrechner besteht aus Operationsverstärkermodulen sowie diskreten passiven Bauteilen wie Widerständen, Kondensatoren usw. Um einen analogen Computer zu programmieren, arbeitete der Bediener mit einer Schalttafel, ähnlich wie bei alten Telefonzentralen. Man steckte ein Kabel ein, um den Ausgang eines Moduls mit dem Eingang eines anderen zu verbinden. Als die analogen Computer größer wurden, wuchsen auch ihre Steckfelder, und es entstand ein "Kabelsalat", wie Sie auf dem Bild sehen können.
Erinnert uns diese Schalttafel und die Art der Programmierung an etwas? Das ist nicht allzu weit davon entfernt, wie Quantencomputer heute programmiert werden. Nein, es gibt kein physisches Patch-Panel, aber der Quanten-Software-Ingenieur verbindet Qubits und Gates im Grunde explizit miteinander.
Wollen wir weiterhin Quantencomputer mit Hilfe virtueller Schalttafeln programmieren? Wahrscheinlich nicht. Wird es mit der steigenden Anzahl von Qubits immer schwieriger, Programme zu erstellen, zu debuggen und zu warten? Auf jeden Fall.
Es ist nicht so, dass Qubits und Gates in Zukunft nicht einzeln verbunden werden können. Wir würden nur nicht erwarten, dass der Softwareentwickler explizit angibt, wie das geschieht. Genauso wie ein digitaler elektronischer Schaltkreis immer noch miteinander verbundene Gatter hat, würde dies auch für einen Quantenschaltkreis gelten. Aber genau wie digitale Schaltungen aus VHDL- oder Verilog-High-Level-Modellen synthetisiert werden, würden wir erwarten, dass Quantenschaltungen ebenfalls automatisch aus High-Level-Beschreibungen synthetisiert werden.
Über "Der Podcast des Qubit-Typen"
Der Podcast wird von The Qubit Guy (Yuval Boger, unser Chief Marketing Officer) moderiert. In ihm diskutieren Vordenker der Quanteninformatik über geschäftliche und technische Fragen, die das Ökosystem der Quanteninformatik betreffen. Unsere Gäste geben interessante Einblicke in Quantencomputer-Software und -Algorithmen, Quantencomputer-Hardware, Schlüsselanwendungen für Quantencomputer, Marktstudien der Quantenindustrie und vieles mehr.
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