Kwantumcomputer

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Vraagteken
Er wordt getwijfeld aan de juistheid van een of meer onderdelen van dit artikel.
Raadpleeg de bijbehorende overlegpagina voor meer informatie, en pas na controle desgewenst het artikel aan.
Opgegeven reden: Een groot deel van dit artikel wordt niet ondersteund door bronnen en het artikel is op belangrijke punten onjuist.
Dit sjabloon is geplaatst op 18 november 2014.
Vraagteken

De kwantumcomputer is in 1981 als een mogelijke nieuwe vorm van computerarchitectuur voorgesteld door Richard Feynman. In de jaren daarna ontwikkelden David Deutsch en Peter Shor het concept verder.

Werking[bewerken]

Deze computer maakt gebruik van de kwantumeffecten verstrengeling en superpositie, die kwantumdeeltjes zoals een elektron of foton onder bepaalde omstandigheden kunnen vertonen.

  • verstrengeling (entanglement) van een gepaard elementair deeltje betekent dat er een mysterieuze verbinding bestaat tussen deze twee deeltjes die schijnbaar onafhankelijk is van de onderlinge afstand. Als de toestand van een deeltje gemeten wordt, weet men ook onmiddellijk wat de toestand van het andere deeltje is, hoever zij ook van elkaar verwijderd zijn.
  • superpositie van een deeltje betekent dat bijvoorbeeld de spin hiervan (normaal maar één mogelijke waarde) alle mogelijke waarden tegelijkertijd kan aannemen.

Door deze eigenschappen kan een kwantumdeeltje gebruikt worden voor binaire eenheden die tegelijkertijd waarden tussen 0 en 1 bit aannemen. In de gebruikelijke processors kunnen de binaire eenheden alleen de waarde 0 of 1 aannemen. In de kwantum-binaire eenheden (qubits) van de kwantumprocessor zijn waarden mogelijk die bijvoorbeeld 30% 0 en tegelijk 70% 1 zijn. Hierdoor kan een n-qubit systeem beschreven worden met 2n vectoren in de Hilbertruimte; dankzij dit fenomeen stijgt de capaciteit van kwantumcomputers exponentieel met het aantal qubits. Waar een klassieke computer 64 bits nodig heeft om 264 waardes uit te drukken, heeft een kwantumcomputer over het algemeen slechts 5 qubits nodig. Gerelateerd aan dit verschijnsel is de tijd die een kwantumprocessor nodig heeft om berekeningen uit te voeren: deze processors kunnen 2n berekeningen uitvoeren in de tijd dat een klassieke processor 1 berekening kan uitvoeren. Hierdoor kan men in theorie enorm snel parallel berekeningen uitvoeren die met conventionele computers onmogelijk zijn.

Binaire computer versus kwantumcomputer[bewerken]

Om een simpel voorbeeld te geven van een kwantumcomputer ten opzichte van een tegenwoordig gebruikelijke binaire computer, kan men zich het als volgt voorstellen als er de volgende vraag wordt gesteld:

'Er zijn tien deuren en achter één ligt een appel, achter welke deur ligt die appel?'

Ervan uitgaande dat de appel zich bijvoorbeeld achter deur nummer 8 bevindt, zal de normale computer deur nummer 1 openen, kijken of de appel daarachter ligt, en daarna de deur sluiten en naar de volgende deur gaan. Dit proces zal de computer herhalen totdat hij de appel heeft gevonden. Een kwantumcomputer daarentegen zal alle deuren tegelijk openen en al na de eerste cyclus de appel achter deur nummer 8 vinden.

Kwantumprocessor stabiliteit[bewerken]

Een nadeel van processors die met qubits werken is dat kwantumeffecten als verstrengeling en superpositie zeer gemakkelijk verstoord raken. De kunst is daarom om deze speciale kwantumtoestand lang genoeg stabiel te houden om gegevens te kunnen invoeren, te verwerken, en uit te lezen om zinvolle uitkomsten te krijgen. De research betreffende kwantumprocessors richt zich tot nu het meest op het beheersbaar maken en aanhouden van deze kwantumtoestand. Door de grote (theoretische) mogelijkheden wordt er tegenwoordig, na aanvankelijke scepsis, wereldwijd veel geld in research gestoken en vordert men gestaag in de richting van een mogelijk prototype.

Gevolgen[bewerken]

Als men er in slaagt een goed werkende kwantumcomputer te maken zou dat een grote hulp voor wetenschappelijk onderzoek zijn. Men zou in staat zijn gigantische hoeveelheden data te analyseren en hier allerlei verbanden en patronen uit te destilleren. Aangezien dit een van de fundamentele voorwaarden is om tot nieuwe wetenschappelijke inzichten te komen zal dit een enorme revolutie voor de wetenschappen betekenen. Ook zou men dan zeer gedetailleerde simulaties kunnen laten draaien om theorieën te testen en te verfijnen. Waarschijnlijk zal dan eveneens de rest van de maatschappij de gevolgen merken in bijvoorbeeld de entertainmentindustrie (films, games, enz.).

Een minder gewenst gevolg zou zijn dat men dan een ander systeem zou moeten zoeken om bijvoorbeeld gevoelige informatie op internet te versleutelen. Tegenwoordig gebruiken veel programma's daar priemgetallen voor. Een actueel voorbeeld is het online-bankierprogramma dat de meeste banken gebruiken om transacties veilig en snel te laten verlopen. Hierbij worden twee zeer grote priemgetallen gebruikt die met elkaar vermenigvuldigd zijn. Een 'normale' computer kan deze twee getallen onmogelijk vinden binnen een redelijke tijd. Maar een kwantumcomputer zou dit in principe wel kunnen. Dan zou een criminele computerhacker snel grote aantallen versleutelde transacties kunnen onderscheppen en voor eigen gewin kunnen aanpassen. Van de andere kant kunnen softwarebeveiligingsexperts van banken natuurlijk ook eveneens kwantumcomputers gebruiken om een nog moeilijker breekbare code te ontwikkelen die dan zelfs met een kwantumcomputer niet te achterhalen zou zijn.

Nederlands onderzoek[bewerken]

De TU Delft is met haar afdeling Qutech center onder leiding van Leo Kouwenhoven, dat in 2013 speciaal opgericht is om binnen 6 jaar een werkend prototype kwantumcomputer te realiseren, een van de meest vooraanstaande researchcentra ter wereld. [1][2]

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties