In onze moderne tijd zijn standaardcomputers ongetwijfeld geavanceerd in vergelijking met wat we een paar decennia geleden konden opbrengen. Maar met hoe snel en divers computers nu zijn, is het moeilijk om iets voor te stellen dat nog beter zou kunnen zijn. Betreed kwantumcomputing. Dit wetenschapsgebied heeft tot doel de wetten van het universum te gebruiken om ongelooflijke doelen te bereiken.
Wat is quantum computing precies en hoe zal het onze wereld in de toekomst beïnvloeden?
Wat is kwantumcomputers?
Hoewel de dynamiek van kwantumcomputing vandaag de dag nog steeds wordt bestudeerd, ontstond het oorspronkelijk in de jaren tachtig van de vorige eeuw door natuurkundige Paul Benioff. Op dat moment stelde Benioff een kwantumcomputermodel van de Turing-machine voor. Hierna hielpen volgende individuen bij het ontwikkelen van de theorie en toepassing van quantum computing, waaronder Isaac Chuang en Neil Gershenfeld.
De definitie van quantum computing verschilt enigszins, afhankelijk van de site die u bezoekt. De meest basale vorm is een soort computergebruik dat afhankelijk is van kwantummechanica om te werken. Waar kwantumcomputers ooit slechts een theorie op papier waren, komen ze nu tot leven.
Met wat voor kwantumcomputers hebben we vandaag te maken?
Quantum computing is nog volop in ontwikkeling. Het is een ongelooflijk complex veld dat plaats heeft gemaakt voor talloze prototypemodellen, zoals de kwantumcomputer Sycamore van Google. In 2019 kondigde Google aan dat Sycamore minuten nodig had om een berekening op te lossen waar een supercomputer 10.000 jaar over zou doen. Maar wat is er anders aan kwantumcomputers? Hoe kunnen ze zulke enorme prestaties leveren?
De grondbeginselen van kwantumcomputing
Een typische computer gebruikt eenheden die bekend staan als bits om te functioneren. Een bit kan en zal maar één van twee waarden hebben: nul of één. Deze bits worden gebruikt om binaire code te schrijven, een absoluut nietje in de computerwereld.
Aan de andere kant is iets dat bekend staat als een kwantumbit (qubit) de meest elementaire eenheid van kwantumcomputers. Het zijn deze eenheden die kwantumcomputers nodig hebben om gegevens op te slaan en functies uit te voeren. Een qubit kan informatie in een kwantumtoestand vervoeren en kan op verschillende manieren worden gegenereerd, bijvoorbeeld door de spin van een elektron.
Qubits kunnen ook allerlei vormen aannemen, zoals een foton of een gevangen ion. Dit zijn oneindig kleine deeltjes die de basis vormen van ons universum.
Qubits hebben veel potentie. Ze worden momenteel gebruikt in kwantumcomputers om multidimensionale kwantumalgoritmen op te lossen en kwantummodellen uit te voeren. Het ongelooflijke aan qubits is dat ze in meerdere toestanden tegelijk kunnen bestaan. Dit betekent dat ze tegelijkertijd nul, één of iets daartussenin kunnen zijn.
Vanwege deze eigenschap kunnen qubits meerdere mogelijkheden tegelijk overwegen, waardoor kwantumcomputers berekeningen kunnen uitvoeren voordat de toestand van een object meetbaar wordt. Hierdoor kunnen kwantumcomputers complexe problemen veel sneller oplossen dan gewone computers.
De voordelen van kwantumcomputers
Het grootste voordeel van quantumcomputers is de snelheid waarmee ze berekeningen kunnen uitvoeren. Dergelijke technologie kan computersnelheden bieden die traditionele computers nooit zullen kunnen bereiken. Kwantumcomputers zijn ook veel beter in staat om complexere problemen op te lossen dan typische computers en kunnen zeer complexe simulaties uitvoeren.
Dit geavanceerde vermogen van kwantumcomputers wordt soms "kwantum superioriteit, "Omdat ze een potentieel hebben dat veel verder gaat dan wat computers, of zelfs geavanceerde supercomputers, zou kunnen bereiken in de komende jaren of decennia. Maar kwantumcomputers zijn zeker niet perfect. Deze machines hebben enkele nadelen die hun toekomstige succes kunnen beïnvloeden.
De nadelen van kwantumcomputers
Omdat kwantumcomputers zich nog in de prototypefase bevinden, moeten nog veel problemen worden overwonnen.
Ten eerste hebben kwantumcomputers extreme omgevingen nodig om te kunnen functioneren. In feite moeten deze machines bestaan bij temperaturen van ongeveer 450 graden Fahrenheit. Dit maakt het voor de meeste bedrijven en het publiek moeilijk om toegang te krijgen tot kwantumcomputers. Bovendien zijn kwantumcomputers erg groot in vergelijking met de huidige standaardmodellen, vergelijkbaar met hoe groot de eerste computer was. Hoewel dit in de toekomst waarschijnlijk zal veranderen, zal het ertoe bijdragen dat deze technologie in de vroege ontwikkelingsfasen ontoegankelijk wordt voor gewone mensen.
Quantumcomputers hebben ook nog steeds te maken met te hoge foutpercentages. Voor een succesvolle integratie in verschillende industrieën moeten we er zeker van zijn dat deze machines een hoog slagingspercentage bieden, zodat er op kan worden vertrouwd.
Nu we de basisprincipes van kwantumcomputing en de voor- en nadelen ervan begrijpen, gaan we kijken hoe deze technologie in verschillende industrieën kan worden toegepast.
Het gebruik van Quantum Computing
Omdat kwantumcomputing nog enigszins in de kinderschoenen staat, doen er veel ideeën de ronde over wat het ooit zou kunnen doen. Er zijn veel misvattingen over kwantumcomputers, die grotendeels te wijten zijn aan misverstanden over de technologie. Sommige mensen stellen voor dat kwantumcomputers zullen worden gebruikt om parallelle universums binnen te gaan of zelfs tijdreizen te simuleren.
Hoewel deze mogelijkheden niet precies kunnen worden uitgesloten, moeten we ons concentreren op de meer realistische toepassingen van quantumcomputing die de komende decennia kunnen worden bereikt. Laten we dus eens kijken naar de toepassingen van kwantumcomputing.
1. Kunstmatige intelligentie en machinaal leren
Kunstmatige intelligentie en machine learning zijn twee andere technologieën die bijna futuristisch lijken, maar met het verstrijken van de jaren steeds geavanceerder worden. Naarmate deze technologieën zich ontwikkelen, moeten we misschien verder gaan dan standaardcomputers. Dit is waar kwantumcomputers een rol kunnen spelen, met hun enorme potentieel om functies snel te verwerken en berekeningen op te lossen.
2. Cyberbeveiliging
Naarmate cybercriminelen geavanceerder worden, neemt onze behoefte aan een hoog niveau van cyberbeveiliging toe. Vandaag, cybercriminaliteit komt zorgwekkend vaak voor, waarbij maandelijks duizenden mensen worden aangevallen.
Met behulp van kwantumcomputing kunnen we op een dag gemakkelijker hoogwaardige cyberbeveiligingsprotocollen ontwikkelen die zelfs de meest geavanceerde aanvallen aankunnen.
Quantum computing heeft ook het potentieel om een handje te helpen bij cryptografie, met name op een gebied dat bekend staat als kwantumcryptografie. Dit onderzoekt de handeling van het benutten van kwantummechanica om cryptografische functies uitvoeren.
3. Drug ontwikkeling
Het vermogen van kwantumcomputers om de uitkomst van situaties te voorspellen, kan ze effectief maken bij de ontwikkeling van geneesmiddelen. Een kwantumcomputer kan op een dag helpen voorspellen hoe bepaalde moleculen zich in bepaalde scenario's gedragen. Een kwantumcomputer zou bijvoorbeeld kunnen voorspellen hoe een medicijn zich in het lichaam van een persoon zou gedragen.
Dit verhoogde niveau van onderzoek zou de periode van vallen en opstaan bij de ontwikkeling van geneesmiddelen veel gemakkelijker kunnen maken.
Zorgen rond Quantum Computing
Wanneer een nieuw soort technologie zich ontwikkelt, is het normaal dat mensen een beetje ongerust zijn. Dus, zou kwantumcomputing ons een zorg moeten zijn?
Er is veel gesproken over cybersecurity risico's van kwantumcomputers. Hoewel kwantumcomputers kunnen helpen hogere niveaus van digitale beveiliging te bereiken, zou het de andere kant op kunnen gaan. Hoewel deze dreiging op dit moment hypothetisch is, bestaat de kans dat deze zich ontwikkelt tot een probleem in de komende jaren, vooral wanneer kwantumcomputers voor iedereen toegankelijk worden bevolking. Sommige bedrijven bieden al "kwantumbestendige VPN"diensten in afwachting.
Omdat kwantumcomputers zeer complexe problemen kunnen oplossen, is hun potentieel voor het effectiever kraken van wachtwoorden en gegevens decryptie neemt toe. Terwijl zelfs supercomputers moeite hebben om grote decoderingssleutels te vinden, kunnen kwantumcomputers op een dag de mogelijkheid hebben om gemakkelijk gevoelige gegevens te decoderen, wat zeer goed nieuws zou zijn voor kwaadwillende actoren.
Quantum Computing zal ons de toekomst in duwen
De mogelijkheden die kwantumcomputing biedt, zijn ronduit ongelooflijk en zullen op een dag haalbaar zijn. Hoewel kwantumcomputing nog in de kinderschoenen staat, kunnen voortdurende vorderingen op dit gebied ons tot enorme technologische hoogstandjes leiden. Alleen de tijd zal het leren met deze!
