Computers werden ooit beschouwd als technologieën die alleen beschikbaar waren voor wetenschappers en getrainde professionals. Maar er was een seismische verschuiving in de geschiedenis van computers in de tweede helft van de jaren zeventig. Niet alleen zijn de auto's veel kleiner en krachtiger geworden. Ze kwamen voor iedereen beschikbaar voor gebruik in hun eigen huis.
Over kwantumcomputers
Quantum computing staat vandaag nog in de kinderschoenen. Ze bevatten enkele van de meest slopende concepten uit de natuurkunde van de 20e eeuw. In de VS experimenteren Google, IBM en NASA en bouwen ze de eerste kwantumcomputers. China investeert ook actief in deze technologieën.
Gelooft u dat er een soortgelijke verschuiving naar kwantumcomputers zal plaatsvinden wanneer enthousiastelingen thuis met kwantumcomputers kunnen spelen? Dit zal veel eerder gebeuren dan de meeste mensen denken.
Opkomst van personal computers
Promotie video:
De eerste computers zijn gemaakt in de jaren vijftig. Ze waren groot, vaak onbetrouwbaar en volgens de huidige maatstaven niet bijzonder krachtig. Ze zijn ontworpen om wereldwijde uitdagingen aan te gaan, zoals de ontwikkeling van de eerste waterstofbom.
In 1964 schreven John Kemeny en Thomas Kurtz de BASIC-taal. Hun doel was om een eenvoudige programmeertaal te maken die gemakkelijk te leren zou zijn en die iedereen zou kunnen gebruiken. Als gevolg hiervan is programmeren niet langer exclusief voor hooggekwalificeerde wetenschappers. Iedereen zou dit kunnen leren als ze dat wilden.
Deze verschuiving in computergebruik zette zich voort toen de eerste homecomputers eind jaren zeventig verschenen. Hobbyisten konden nu hun eigen computer kopen en thuis programmeren. Ouders en kinderen konden samen studeren. Deze vroege computers waren niet erg krachtig en je kon er een beperkt aantal dingen mee doen, maar ze waren enorm enthousiast.
Toen mensen met hun auto speelden, realiseerden ze zich dat ze meer functies en meer vermogen nodig hadden. De oprichters van Microsoft en Apple realiseerden zich dat de homecomputer een enorme toekomst had.
Bijna elke Amerikaan heeft nu een laptop, tablet of smartphone - of alle drie. Ze besteden veel tijd aan sociale media, e-commerce en zoeken op internet.
Geen van deze activiteiten bestond in de jaren vijftig. Niemand kon in die tijd aan zoiets denken. Het was de beschikbaarheid van een nieuwe tool, de computer, die tot hun ontwikkeling leidde.
Quantum invoeren
Klassieke berekeningen, zoals de computer in uw huis, zijn gebaseerd op menselijke berekeningen. De machine splitst alle berekeningen op in hun basisonderdelen: de binaire cijfers 0 en 1. Onze computers gebruiken tegenwoordig bits van binaire cijfers - omdat ze gemakkelijk te implementeren zijn met schakelaars die aan of uit staan.
Quantum computing is gebaseerd op hoe het universum berekent. Het bevat alle klassieke berekeningen, maar het bevat ook verschillende nieuwe concepten die voortkomen uit de kwantumfysica.
In plaats van bits heeft quantum computing qubits. Het resultaat van quantum computing is echter precies hetzelfde als bij klassieke computing: het aantal bits.
Het verschil is dat de computer tijdens dit proces de qubits kan manipuleren met bits. Het kan qubits in een superpositie van staten plaatsen en ze verstrengelen.
Wat betekent dit?
Zowel superpositie als verstrengeling zijn concepten van de kwantummechanica waar de meeste mensen niet bekend mee zijn. Superpositie betekent ruwweg dat een qubit een combinatie kan zijn van 0 of 1. Verstrengeling betekent correlatie tussen qubits. Wanneer een van een paar verstrengelde qubits wordt gemeten, laat het onmiddellijk zien welke waarde je krijgt als je zijn partner meet. Dit is wat Einstein 'spookachtige actie op afstand' noemde.
De wiskunde die nodig is om de kwantummechanica volledig te beschrijven, is ontmoedigend, en deze achtergrond is vereist om een kwantumcomputer te ontwerpen en te bouwen. Maar de wiskunde die nodig is om kwantumcomputers te begrijpen en om aan de slag te gaan met het ontwerpen van kwantumschakelingen, is veel eenvoudiger: middelbare schoolalgebra is in wezen de enige vereiste.
Quantum computing en jij
Kwantumcomputers zijn net begonnen. Het zijn grote machines die onbetrouwbaar zijn en toch niet erg krachtig.
Waar worden ze voor gebruikt? Quantum computing heeft belangrijke toepassingen in cryptografie. In 1994 toonde MIT-wiskundige Peter Shore aan dat als kwantumcomputers werden gebouwd, ze moderne versleutelingsmethoden op internet zouden kunnen doorbreken. Dit leidde tot het creëren van nieuwe manieren om gegevens te versleutelen die bestand waren tegen kwantumaanvallen, waarmee het tijdperk van post-kwantumcryptografie werd ingeluid.
Het ziet er ook naar uit dat quantum computing waarschijnlijk een grote impact zal hebben op de chemie. Er zijn bepaalde reacties die voor klassieke computers moeilijk te simuleren zijn. Chemici hopen dat kwantumcomputers effectief zullen zijn bij het simuleren van deze verschijnselen.
Maar we denken dat het niet logisch is om te speculeren over wat de meeste mensen over 50 jaar met kwantumcomputers zullen doen. Wanneer wordt quantum computing iets dat iedereen thuis kan gebruiken?
Het antwoord is dat dit al mogelijk is. In 2016 heeft IBM een kleine kwantumcomputer aan de cloud toegevoegd. Iedereen met een internetverbinding kan op deze computer zijn eigen kwantumcircuits ontwerpen en uitvoeren. Een kwantumcircuit is een reeks basisstappen die een berekening uitvoeren.
De IBM-kwantumcomputer is niet alleen gratis te gebruiken, maar heeft ook een eenvoudige grafische interface. Het is een kleine, niet erg krachtige machine, vergelijkbaar met de eerste homecomputers, maar hobbyisten kunnen al beginnen met spelen. De verschuiving is begonnen.
Gevolgtrekking
Mensen betreden een tijdperk waarin leren en experimenteren met quantum computing gemakkelijk is. Net als bij de eerste homecomputers, is het misschien onduidelijk dat er problemen zijn die moeten worden opgelost met kwantumcomputers, maar als mensen spelen, denk ik dat ze waarschijnlijk zullen merken dat ze meer kracht en meer functies nodig hebben. Dit opent de weg voor nieuwe toepassingen waarvan we nog niet op de hoogte zijn.
Auteur: Angelina Simakova
En nu bieden we voor het lezen een alternatieve kijk op kwantumcomputers aan: "Quantumcomputer? Niet vandaag! Niet morgen! Nooit …?"
