NLMagazine Wetenschap & Technologie – We worden er niet vaak mee geconfronteerd, maar dagelijks verschijnen in de hele wereld talloze artikelen van wetenschappers over kwantumcomputers in vooral technisch wetenschappelijke publicaties. In deze artikelen vertellen wetenschappers meer over de voortgang van hun onderzoeken en een (nu nog beperkt) aantal bedrijven, zoals IBM, Google en Microsoft laten zien waar zij staan met betrekking tot de bouw van hun kwantumcomputers.
En hoewel er al een aantal jaren op technische universiteiten (o.a. de TU Delft speelt een grote rol) met deze computers wordt geëxperimenteerd, zal het nog wel een paar jaar duren voordat de eerste commerciële systemen kunnen worden ingezet.
Voor gewone mensen als u en ik is dit een beetje een ‘ver van ons bed show’ maar deze nieuwe generatie ‘supercomputers’ gaan een aantal ontwikkelingen in hoog tempo versnellen. Denk daarbij aan het doorrekenen van klimatologische modellen, het simuleren van chemische processen of de encryptie van computerbestanden. Ter illustratie: waar een ‘traditionele’ supercomputer honderden dagen voor nodig heeft, verricht een kwantumcomputer zo’n doorrekening in luttele seconden.
Wat is kwantummechanica?
Kwantummechanica is een natuurkundige theorie die het gedrag van materie en energie met interacties van kwanta op atomaire en subatomaire schaal beschrijft. De ontwikkeling van deze theorie begon ongeveer 100 jaar geleden en kan worden beschouwd als de overgang van klassieke naar moderne natuurkunde.
Deze theorie van kwantummechanica kwam tot stand dankzij inspanningen van tientallen wetenschappers uit de hele wereld. De vijfde Solvay-conferentie (1927, Brussel), waar 29 geleerden bijeenkwamen om de kwantummechanica verder vorm te geven, wordt gezien als een soort ankerpunt. Bekende wetenschappers als Einstein, Kamerlingh Onnes, Curie en Solvay maakten hier deel van uit.
Hoe werkt zo’n kwantumcomputer?
Een prettig leesbare beschrijving vond ik op deze website: https://jarnoduursma.nl/blog/wat-is-quantum-computing/
Kort samengevat komt het er op neer dat een kwantumcomputer gebruik maakt van kwantumbits (qubits, of Qbits) waarbij zo’n Qbit zowel een 0, een 1 of een kwantumsuperpositie kan innemen. Dat in tegenstelling tot onze huidige computers die slechts een van deze combinaties tegelijkertijd gebruikt. Je kunt een kwantumcomputer dus een beetje vergelijken met een klassieke computer die een miljard processoren bevat, maar dan in één stuk hardware. Overigens vertoont die hardware nogal wat overeenkomsten met een chemische fabriek zoals je in bovenstaand plaatje kunt zien. Er is bovendien veel energie nodig om alle Qbits op de extreem lage temperatuur te houden die nodig is voor een goede werking (absolute nulpunt).
De huidige kwantumcomputers werken vooralsnog met enkele tientallen qbits en vertonen nog tal van technische onvolkomenheden. De wetenschap zal straks kwantumcomputers inzetten die over vele honderden Qbits beschikken. Voordat dit echter het geval is, moeten nog tal van technische hindernissen worden overwonnen. Bovendien is er een volledig nieuwe generatie van besturingssystemen nodig.
De race om kwantum ‘leiderschap’ is in volle gang en in combinatie met 5G (https://salesforcemanagement.nl/nl/artificial-intelligence/kunstmatige-intelligentie-en-de-gevolgen-ervan-op-onze-samenleving/ ) en kunstmatige intelligentie gaan we een volgende technologische revolutie beleven.
French Paulitz
