Zukunf und Computer
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Transcript Zukunf und Computer
Michael Strasser
Robin Molatte
Bünyamin Kasalak
Johannes Giarra
Aufbau eines Computers
Quantencomputer
Mensch-Computer in der Zukunft
Michael Strasser
Logische Gatter
( UND , NICHT , ODER , KOPIERE )
Mathematische Grundfunktionen
ausführbar
(Add ; Sub ; Mul ; Div )
Grundlage für komplexe Operationen
Bestehend aus:
-Speicherband, in Felder
unterteilt
-Lese-/ Schreibkopf
-Rechenwerk
„Verdopple die Anzahl der Einsen, wobei ein
Leersymbol in der Mitte stehen bleibt“
Anfangsbedingung:
Der Schreibkopf befindet sich auf der ersten 1.
Anfangszustand s1
Zahl 1
Endbedingungen:
Endzustand s6
Schritt
1
2
3
4
5
6
Zustan
d
s1
Ausgabe =
101
s2
s3
s4
s5
s1
Lese
100
000
000
001
001
101
Schreib
e
000
Zustan
d neu
s2
Leseko
pf
R
000
001
001
s3
s4
s5
R
L
L
101
101
s1
s6
R
0=halt
• Einführung in die Quantenphysik
• Anwendungen der Quantenmechanik
• Ein Computer
• Quantenalogrithmen
• Praktischen Umsetzung
• Ausblick
QUANTENMECHANIK
Verschränkung:
Zeit unabhängige Reaktion
zweier Teilchen
Superposition:
Informationstragende Eigenschaften
Übertragung von zwei Bits:
1. Sender und Empfänger
besitzen ein verschränktes Bit
2. Sender misst 2 Bits
3. Empfänger misst das
verschränkte Bit
Quantenkryptographie:
Messung verändert das Signal und macht es somit
unbrauchbar
Quanten-Bits:
1
1
1
• Zustände:+ 2 ; − 2 ; ± 2
• Register: n Qubits
• Zwei Qubits: >0, >1, >2,
>3
• Wahrscheinlichkeit:
1
4
• Anordnung in Gattern
Ionenfalle:
• Hochvakuum bei 0
Kelvin
• Anregung durch
LASER
• Max. 10 Qubits
Kernspinresonanz
:
• Keine Ablösung des klassischen PC
• Bisher keine Ansätze zum Erreichen der
Praxistauglichkeit
• Revolutionierung in Simulation- und
Molekulartechnik
• Egalisierung von Verschlüsselsungsverfahren
In Zukunft engere Bindung zu Computern
Sogar Verschmelzung möglich
Schon heute begleiten uns Rechner (Ipod etc.)
Tragbare Computer
Brillen mit eingebautem Bildschirm (Privat
Eye)
Wearables überwachen Patienten
Bsp Diabetes
- Computer überprüft und zeigt insulinwert an
- Insulinpumpe verabreicht Insulin
Virtualität und Realität verschwimmen
Wearables „füttern“ uns ständig mit
Informationen
Computer wird unbewusst wahrgenommen
Brillen mit Bildschirm und (MIT)
(Steve Mann) Brille mit Möglichkeit zur
Bearbeitung des Gesehenen
Wurde fürs Militär entwickelt
Übermenschliche Kraft
Muskeln werden durch Motoren unterstützt
Auch für Altersschwache Personen eine
Chance
Myoelektrische Prothesen
Prothese wird durch „Willen“ bewegt
Signalaustausch Zwischen Nerven und
Prothese
Fühlen möglich (heiß,kalt,feuscht,trocken …)
Steuerung der eigenen Beine (Roland Lew)
Durch Verknüpfung Elektronik-Hirn vieles
möglich
Gehörloses Hören
Sehen ohne Augen
Erweiterung der Sinnesgrenzen
Übertragung von elektromagnetischen Wellen
Anwendungsbereiche
Hochgeschwindigkeits Datenübertragung
Medizin
Messtechnik
1870 Lichtstrahl gezielt durch einen Wasserstrahl
geschickt
=> Suche nach geeigneten Übertragungsmedien
1950 Erste Anwendung in der Medizin (Beleuchtung)
1960 Entwicklung des ersten Lasers
=> entsprechende Strahlungsleistung bzw.
Strahlungsdicht
1965 Erstes Lichtwellenleitersystem:
Laserdiode -> Glasfaser -> Fotodiode
1966 Optimierung der Wellenleitertechnik durch
Charles Kuen Kao, Willard Boyle und George E.
Smith
=> 2009 Physik Nobelpreis
Stetige Weiterentwicklung
2009 Weltrekord: Strecke von 580 km wurde mit 320
Kanälen (je 114 Gbits/s) mit einer gesamt
Bandbreite von 32 Tbit übertragen.
Glasfaser besteht aus zwei Teilen:
1.
Kern: Glas mit hoher Brechzahl (n = 1,48; d = 100 µm)
2.
Mantel: Glas niedrigerer Brechzahl (n = 1,46; d = 140µm)
=> Totalreflexion beim Übertritt von Kern zu Mantel
Dünnes Quarzglasrohr wird erhitzt und mit einem Gas
(GeCl ) durchflutet
Gas setzt sich auf der Innenseite ab und erhöht
Brechungsindex
Weiteres erhitzen und verstrecken des Glasrohres
=> Rohr kollabiert zu massiver Zylinder Form
4
Realisierte Fernübertragungssysteme
Glasfaser:
Bitraten von 2,5 Gbit/s mit Abständen
der Zwischenverstärker von bis zu 120 km
Kupferkoaxialkabel:
Bitraten von ~ 100 Mbit/s mit Abständen der
Verstärker von 1,5 bis 8 km
Hohe Übertragungsrate
bei niedrigen Verlusten
Hohe Reichweite
Keine Beeinflussung
durch nahe E/M –Felder
Wesentlich leichter und
platzsparender als
gewöhnliche Kupferkabel
Bruchgefahr bei zu
großer Biegung
Empfindlich gegenüber
mechanischer Belastung
Hoher technischer
Aufwand