Wat gebeurt er als je een tennisbal naar een bakstenen muur gooit?
Wat als je honderd tennisballen tegelijk tegen de muur gooit?
Wat als je door duizend tennisballen ging?
Niks.
Wat je ook doet, de tennisballen kunnen deze bakstenen muur onmogelijk afbreken. Net als een bakstenen muur zijn er enkele problemen die zo complex zijn dat een traditionele computer ze op geen enkele manier kan oplossen, hoe snel ze ook zijn.
Maar wat gebeurt er met de bakstenen muur als je er een tank doorheen laat gaan?
Er is geen bakstenen muur meer.
Deze tank is een kwantumcomputer.
Bits en Qubits
Klassieke computers, die we elke dag gebruiken, gebruiken geheugen dat uit bits bestaat. De bits vertegenwoordigen één of nul, aan of uit. Alles wat computers doen, van spelletjes spelen tot het verzenden van e-mails, komt voort uit het omgaan met deze eenheden en nullen.
Quantum computing is een nieuw type computer dat de ongebruikelijke eigenschappen van de kwantumfysica gebruikt om problemen op te lossen die voor normale computers onmogelijk zijn. Ze bereiken dit door qubits te gebruiken in plaats van bits. Net als bits kunnen qubits één of één nul vertegenwoordigen. Wat ze speciaal maakt, is dat een qubit één, nul of een superpositie van beide kan zijn. Dit betekent dat een qubit tegelijkertijd nul en één kan zijn, waardoor kwantumcomputers exponentieel krachtiger zijn dan hun conventionele tegenhangers.
De bakstenen muur doorbreken
Met behulp van superpositie kunnen kwantumcomputers problemen oplossen die onmogelijk zouden zijn of duizenden jaren in beslag zouden nemen. Quantumcomputers zijn dramatisch superieur aan klassieke computers in berekeningen met een groot aantal even mogelijke oplossingen.
Vanwege hun kracht in combinatorische analyse, zullen kwantumcomputers hoogstwaarschijnlijk worden gebruikt om code te breken en complexe systemen te optimaliseren. Onderzoekers verwachten ook dat kwantumcomputers in staat zijn om gebeurtenissen op moleculaire schaal nauwkeurig te modelleren, wat een krachtig hulpmiddel is voor onderzoek in de biologie, scheikunde en natuurkunde.
Problemen en voorspellingen
De superpositie is krachtig, mysterieus en gevoelig. Het grootste obstakel voor het bouwen van volledig functionele kwantumcomputers is dat qubits in een onderkoelde, geïsoleerde toestand moeten worden gehouden, anders komen ze los en verliezen ze hun kwantummagie.
Quantumcomputers staan op het punt praktisch te worden. Ontwikkelaars hebben met succes functionele kwantumcomputers gebouwd, maar zijn tot nu toe niet in staat geweest om genoeg qubits te maken om gelijktijdig te werken om hun capaciteiten ten volle te benutten, maar de belofte van deze mogelijkheid zorgt ervoor dat wetenschappers over de hele wereld werken om Quantumcomputers te laten werken een van de bepalende technologieën van de 21e eeuw.
Zie voor meer informatie de website van NEC Labs [http://www.nec.co.jp/rd/Eng/innovative/E3/top.html].
Zie het CBC-rapport over D-Wave Systems voor informatie over de eerste particuliere kwantumcomputer.
