Zukunf und Computer

Report
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

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