Wat is Kwantumcomputing? Een Beginnersgids

Wat is kwantumcomputing?

Kwantumcomputing is een ander paradigm dan klassieke computing die we alle kennen (computers en andere apparaten die we dagelijks gebruiken). Kwantumcomputing is gebaseerd op het gebruik van de wetten van kwantummechanica, wat impliceert dat een deeltje in twee toestanden tegelijkertijd kan worden gevonden.

Hoe is kwantumcomputing ontstaan?

Het idee van kwantumcomputing ontstond omdat het steeds moeilijker werd om kleinere microchips te produceren, wat in de toekomst onmogelijk zou maken om de grootte van deze microchips te blijven verkleinen, zodat klassieke computing uiteindelijk zijn limiet zou bereiken. Hierdoor was het nodig om nieuwe technologieën te ontdekken die deze beperking zouden overwinnen.

Hoe werkt kwantumcomputing?

Samenvattend: kwantumcomputing is gebaseerd op het gebruik van qbits, in plaats van de bits die klassieke computing gebruikt. Net als een bit kan een qbit de waarden 1 en 0 aannemen, maar door gebruik te maken van de wetten van kwantummechanica, kan het beide waarden tegelijkertijd aannemen (het kan 80% 1 en 20% 0 zijn), wat de mogelijkheid opent om logische operaties toe te passen die niet op bits toegepast konden worden.

Waarvoor is kwantumcomputing?

Kwantumcomputing heeft diverse voordelen ten opzichte van de klassieke, waarbij een grotere rekencapaciteit en lager energieverbruik uitsteken. Dit opent de deur tot het oplossen van problemen die tot nu toe onoplosbaar waren met klassieke computing. Met een conventioneel systeem om de beste oplossing voor een probleem te vinden, zou het nodig zijn om alle mogelijke oplossingen te testen; met kwantumcomputing is dat niet nodig. In staat om in meerdere toestanden tegelijkertijd te zijn, kan een kwantumsysteem deze oplossingen simultaan testen, het probleem in minder tijd oplossend. Dit kan belangrijke vooruitgang in andere velden mogelijk maken, zoals Kunstmatige Intelligentie en Deep Learning, omdat het de creatie van complexere en efficiëntere modellen zou toestaan of in de studie van de interactie tussen deeltjes die de creatie van nieuwe materialen mogelijk zou maken.

Wat is de huidige status?

Het veld van kwantumcomputing heeft nauwelijks vooruitgang geboekt, echter in de afgelopen jaren hebben verschillende technologiebedrijven begonnen onderzoek op dit gebied. IBM heeft aangekondigd dat het de eerste kwantumcomputer voor commercieel gebruik zal verkopen. En enkele dagen geleden kondigde Google aan dat het kwantumsuprematie had bereikt in het tijdschrift Nature, door in minuten programma's uit te voeren waarvoor een conventionele computer jaren nodig zou hebben gehad. Hoewel niet duidelijk is in hoeverre dit waar is, en hoewel het jaren kan duren om de ontwikkeling af te ronden en resultaten te behalen met echt complexe problemen, is duidelijk dat kwantumcomputing belangrijke vooruitgang brengt en dat, hoewel het momenteel niet gebruikt kan worden om complexe problemen op te lossen, het wel gebruikt kan worden voor kleinere situaties en betere resultaten kan behalen dan klassieke computing.

Wat is de toekomst van kwantumcomputing?

Vandaag de dag heeft kwantumcomputing belangrijke beperkingen. Elke qbit moet volledig geïsoleerd zijn, met ten minste één exclusieve kabelverbinding en moet op zeer lage temperaturen gehouden worden. Momenteel hebben de modellen van Google en IBM ongeveer 53 qbits. Het wordt geschat dat voor een kwantumcomputer om een huidig encryptiesysteem te breken, 100 miljoen qbits nodig zouden zijn, dus het is nog steeds ver verwijderd van het oplossen van echt complexe problemen. De volgende stappen in dit veld zullen zijn het verbeteren van het huidige ontwerp waarmee ze werken en het vergroten van het aantal qbits dat een kwantumcomputer kan gebruiken.

U kunt meer leren over qbits in deze YouTube-video die we leuk vinden: