Inde i Quantum Technology

Inde i Quantum Technology

Tidsstempel: 12. maj 2023 kl. 8
Kildeknude: 2646363
Biocomputing og quantum computing har meget mere til fælles, end man skulle tro, kunne de i sidste ende forbindes?
By Kenna Hughes-Castleberry offentliggjort 12. maj 2023

Biocomputing og quantum computing er to banebrydende teknologier, der har potentialet til at revolutionere den måde, vi behandler information og løser komplekse problemer på. Selvom disse computerfelter er baseret på fundamentalt forskellige principper, sigter de mod at opnå hidtil uset regnekraft og hastighed. For at forstå, hvordan hver af disse teknologier håber at transformere sig i fremtiden, er det vigtigt at forstå det grundlæggende i hver enkelt.

Hvad er Biocomputing?

Biocomputing, eller DNA computing eller molekylær computing, bruger biologiske molekyler såsom DNA, RNA og proteiner til at udføre beregninger. Den grundlæggende idé bag biocomputing er at bruge biologiske systemers iboende parallelitet og informationslagringskapacitet til at udføre komplekse beregninger. DNA computing, for eksempel, bruger DNA-molekylers evne til at lagre og manipulere information til at udføre beregninger. Dette gøres ved at indkode information i sekvensen af ​​nukleotider, der udgør DNA-molekyler, og derefter bruge enzymer og andre biologiske molekyler til at manipulere og behandle DNA'et.

En af de kritiske fordele ved biocomputing er, at den har potentialet til at udføre massivt parallelle beregninger ved hjælp af relativt simpelt udstyr. Dette gør biocomputing til en lovende teknologi til bioinformatik, lægemiddelopdagelse og datalagringsapplikationer.

Andre typer biocomputing er afhængige af neurovidenskab til at skabe computernetværk baseret på neuroner i hjernen. For nylig har forskere ved John Hopkins University har taget dette et skridt videre ved at skabe "organoide" menneskelige hjerner, der kunne bruges som en ny computermodel. "Vi kalder dette nye tværfaglige felt 'organoid intelligens' (OI)," sagde professor Thomas Hartung fra Johns Hopkins University i en nylig pressemeddelelse. "Et fællesskab af topforskere har samlet sig for at udvikle denne teknologi, som vi tror vil lancere en ny æra med hurtig, kraftfuld og effektiv biocomputing." Det er klart, at der er meget mere forskning, der skal laves og mange etiske spørgsmål, der skal besvares, men eksperter forudser, at dette marked vil være værd $ 8.3 milliarder af 2028.

Hvad er Quantum Computing?

Kvanteberegning er en type beregning, der bruger kvantemekaniske fænomener, såsom superposition og sammenfiltring, til at udføre beregninger. I modsætning til klassisk databehandling, som er baseret på binære bits, der kan være enten 0 eller 1, bruger kvantedataregning kvantebits eller qubits, som kan være i en superposition på både 0 og 1 samtidigt. Dette gør det muligt for kvantecomputere at udføre specifikke beregninger meget hurtigere end klassiske computere.

En af de kritiske fordele ved kvanteberegning er, at den kan udføre visse typer beregninger, der er vanskelige for klassiske computere. For eksempel har kvantecomputere vist sig at kunne løse visse typer af optimering problemer meget hurtigere end klassiske computere. Kvantecomputerindustrien er allerede gået i ballon over hele verden, da virksomheder, akademikere, regeringer og andre organisationer dykker dybt ned i denne næste generations teknologi.

Sammenligning af Biocomputing og Quantum Computing

Mens biocomputing og quantum computing er baseret på fundamentalt forskellige principper, er der nogle ligheder mellem disse to computerfelter. For eksempel er biocomputing og quantum computing baseret på parallelisme og informationslagringsprincipper. I biocomputing opnås parallelisme ved hjælp af mange biologiske molekyler, der udfører beregninger samtidigt. I kvanteberegning opnås parallelisme gennem qubits, der kan være i en superposition af tilstande.

En anden lighed mellem biocomputing og quantum computing er, at begge disse computerfelter har potentialet til at udføre visse typer beregninger meget hurtigere end klassisk computing. Imidlertid er de typer af beregninger, der kan udføres hurtigere ved biocomputing og kvanteberegning, forskellige. Biocomputing er særligt velegnet til problemer, der involverer store mængder data, som f.eks DNA sekventering eller proteinfoldning. På den anden side er Quantum computing særligt velegnet til optimerings- eller simuleringsproblemer.

Endelig er biocomputing og kvantecomputere stadig i de tidlige udviklingsstadier og har mange tekniske udfordringer at overvinde, før de kan blive bredt vedtaget. For eksempel står biocomputing over for fejlkorrektion, skalering og pålidelighedsudfordringer. Kvantecomputere står over for udfordringer relateret til fejlkorrektion, dekohærens og skalerbarhed.

Biocomputing og quantum computing er to spændende områder inden for computing, der har potentialet til at revolutionere den måde, vi behandler information på og løser komplekse problemer. Mens biocomputing og quantum computing er baseret på fundamentalt forskellige principper, deler de ligheder med hensyn til deres mål og potentielle anvendelser. Efterhånden som hver branche udvikler sig i det næste årti, vil der være masser af muligheder for krydstale mellem de to brancher og mulige partnerskaber og samarbejder at udvikle robust, banebrydende teknologi.

Kenna Hughes-Castleberry er medarbejderskribent hos Inside Quantum Technology og Science Communicator på JILA (et partnerskab mellem University of Colorado Boulder og NIST). Hendes skrivebeats inkluderer deep tech, quantum computing og AI. Hendes arbejde har været omtalt i Scientific American, Discover Magazine, Ars Technica og mere.

Tidsstempel:

Mere fra Inde i Quantum Technology