Een kwantumcomputer is een computerapparaat dat de fenomenen van de kwantummechanica gebruikt om gegevens te verzenden en te verwerken. Het idee van kwantumcomputers werd onafhankelijk van elkaar voorgesteld door Yuri Manin en Richard Feynman in de vroege jaren 80 van de vorige eeuw. Sindsdien is er enorm veel werk verzet om een kwantumcomputer te maken. Een volwaardige universele kwantumcomputer is echter nog steeds een hypothetisch apparaat, waarvan de ontwikkeling verband houdt met de serieuze ontwikkeling van de kwantumtheorie. Tot op heden zijn er enkele experimentele systemen gemaakt met een algoritme van lage complexiteit. Hoe werkt een kwantumcomputer - daarover meer in de uitgave van vandaag!
Het belangrijkste verschil tussen een kwantumcomputer en een klassieke computer is de presentatie van informatie. Conventionele computers op basis van transistors en siliciumchips gebruiken een binaire code om informatie te verwerken. Een bit heeft, zoals u weet, twee basistoestanden - nul en één, en kan er maar in één van zijn. Wat een kwantumcomputer betreft, zijn werk is gebaseerd op het principe van superpositie, en in plaats van bits worden kwantumbits gebruikt, qubits genaamd. Een qubit heeft ook twee basisstatussen: nul en één. Dankzij de superpositie kan een qubit echter de waarden aannemen die zijn verkregen door ze te combineren, en zich tegelijkertijd in al deze toestanden bevinden. Dit is het parallellisme van quantum computing, dat wil zeggen dat het niet nodig is om alle mogelijke varianten van de toestanden van het systeem te herhalen. Trouwens,Om de exacte toestand van een systeem te beschrijven, heeft een kwantumcomputer geen enorme rekenkracht en RAM-volumes nodig, aangezien slechts 100 qubits voldoende zijn om een systeem van 100 deeltjes te berekenen, en geen biljoen triljoen bits.
Het is ook vermeldenswaard dat een verandering in de toestand van een bepaalde qubit in een kwantumcomputer leidt tot een verandering in de toestand van andere deeltjes, wat een ander verschil is met een conventionele computer. En deze verandering kan worden beheerd. Het proces van een kwantumcomputer werd voorgesteld door de Britse theoretisch natuurkundige David Deutsch in 1995, toen hij een ketting creëerde die in staat was om alle berekeningen op kwantumniveau uit te voeren. Volgens zijn schema wordt eerst een set qubits genomen en hun initiële parameters geregistreerd. Vervolgens worden de nodige transformaties uitgevoerd met behulp van logische bewerkingen en wordt de resulterende waarde geschreven, die het resultaat is van de computer. Qubits fungeren als draden en logische blokken voeren transformaties uit.
Volgens wetenschappers zullen kwantumcomputers miljoenen keren krachtiger zijn dan de huidige. Er is al een grote verscheidenheid aan algoritmen beschreven voor de werking van een kwantumcomputer en er worden zelfs speciale programmeertalen ontwikkeld. Onderzoekers van Cisco Systems voorspellen dat halverwege het volgende decennium een volledig functionele kwantumcomputer zal verschijnen. Japan is koploper op dit gebied: meer dan 70% van al het onderzoek wordt in dit land gedaan.
