De rekenkracht bereikt een crisispunt. Als we de trend blijven volgen sinds de introductie van computers, zullen we tegen 2040 niet in staat zijn om alle machines ter wereld van stroom te voorzien, tenzij we quantum computing kunnen kraken.
Windows 10 startknop reageert niet
Kwantumcomputers beloven hogere snelheden en robuustere beveiliging dan hun klassieke tegenhanger, en wetenschappers streven er al decennia naar om een kwantumcomputer te maken.
Wat is kwantum en hoe helpt het ons?
Quantum computing verschilt op één fundamentele manier van klassieke computing: de manier waarop informatie wordt opgeslagen. Quantum computing maakt optimaal gebruik van een vreemde eigenschap van de kwantummechanica, superpositie genaamd. Het betekent dat één 'eenheid' veel meer informatie kan bevatten dan het equivalent dat wordt gevonden in klassiek computergebruik.
Informatie wordt opgeslagen in ‘ stukjes ’ in staat ‘ 1 ' of ' 0 ,' als een lichtschakelaar die aan of uit gaat. Daarentegen kan kwantumcomputing een informatie-eenheid bevatten die ' 1 , '' 0 ,’ of een superpositie van de twee staten .
Zie een superpositie als een bol. ‘ 1 ' staat op de noordpool, en ' 0 ' staat in het zuiden - twee klassieke stukjes. Een kwantumbit (of qubit) kan echter overal tussen de polen worden gevonden.
Quantumbits die tegelijkertijd aan en uit kunnen zijn, bieden een revolutionair, krachtig paradigma waarin informatie efficiënter wordt opgeslagen en verwerkt, zei Dr. Kuei-Lin Chiu aan Alphr in 2017. Dr. Chiu was een onderzoeker naar het kwantummechanische gedrag van materialen aan het Massachusetts Institute of Technology.
De mogelijkheid om een veel grotere hoeveelheid informatie in één eenheid op te slaan, betekent dat quantum computing sneller en energiezuiniger kan zijn dan computers die we tegenwoordig gebruiken. Dus waarom is het zo moeilijk te bereiken?
qubits maken
Qubits, de ruggengraat van een kwantumcomputer, zijn lastig te maken en, eenmaal vastgesteld, nog moeilijker te controleren. Wetenschappers moeten ze laten interageren op specifieke manieren die zouden werken in een kwantumcomputer.
Onderzoekers hebben geprobeerd supergeleidende materialen, ionen in ionenvallen, individuele neutrale atomen en moleculen van verschillende complexiteit te gebruiken om ze te bouwen. Het blijkt echter moeilijk om ze voor een lange tijd kwantuminformatie vast te laten houden.
Zie gerelateerd Hoe u uw eigen pc kunt bouwen
In recent onderzoek bedachten wetenschappers van het MIT een nieuwe aanpak, waarbij ze een cluster van eenvoudige moleculen van slechts twee atomen als qubits gebruikten.
We gebruiken ultrakoude moleculen als 'qubits'. Professor Martin Zwierlein, hoofdauteur van het artikel, vertelde Alphr in 2017. Moleculen worden al lang voorgesteld als een drager van kwantuminformatie, met zeer gunstige eigenschappen ten opzichte van andere systemen zoals atomen, ionen, supergeleidende qubits , etc. Hier laten we voor het eerst zien dat je dergelijke kwantuminformatie voor langere tijd kunt opslaan in een gas van ultrakoude moleculen. Natuurlijk zal een uiteindelijke quantumcomputer ook berekeningen moeten maken, bijvoorbeeld de qubits met elkaar laten interageren om zogenaamde poorten te realiseren. Zwierlein vervolgde: Maar eerst moet je laten zien dat je zelfs kwantuminformatie kunt vasthouden, en dat hebben we gedaan.
De qubits die aan het MIT zijn gemaakt, hielden de kwantuminformatie langer vast dan eerdere pogingen, maar nog steeds slechts één seconde. Dit tijdsbestek klinkt misschien kort, maar het is in feite in de orde van duizend keer langer dan een vergelijkbaar experiment dat is gedaan, legt Zwierlein uit.
Meer recent hebben onderzoekers van de Universiteit van New South Wales een belangrijke doorbraak bereikt in de richting van quantum computing. Ze vonden een nieuw type qubit uit, een flip-flop-qubit genaamd, die het elektron en de kern van een fosforatoom gebruikt. Ze worden bestuurd door een elektrisch signaal in plaats van een magnetisch signaal, waardoor ze gemakkelijker te verspreiden zijn. De 'flip-flop' qubit werkt door het elektron weg te trekken van de kern met behulp van een elektrisch veld, waardoor een elektrische dipool ontstaat.
Voorbij qubits
Het zijn echter niet alleen qubits die wetenschappers moeten uitvinden. Ze moeten ook het materiaal bepalen om quantumcomputerchips met succes te maken.
Chiu's papier , eerder in 2017 gepubliceerd, vond ultradunne lagen materiaal die de basis zouden kunnen vormen voor een kwantumcomputerchip. Chiu zei tegen Alphr: Het interessante van dit onderzoek is hoe we het juiste materiaal kiezen, de unieke eigenschappen ervan ontdekken en het voordeel ervan gebruiken om een geschikte qubit te bouwen.
De wet van Moore voorspelt dat de dichtheid van transistors op siliciumchips ongeveer elke 18 maanden verdubbelt, vertelde Chiu aan Alphr. Deze steeds kleiner wordende transistoren zullen uiteindelijk echter een kleine schaal bereiken waar de kwantummechanica een belangrijke rol speelt.
De wet van Moore, waar Chiu naar verwees, is een computerterm die in 1970 is ontwikkeld door de medeoprichter van Intel, Gordon Moore. Daarin staat dat de totale rekenkracht van computers ongeveer elke twee jaar verdubbelt. Zoals Chiu stelt, neemt de dichtheid van de chips af - een probleem dat kwantumcomputerchips mogelijk kunnen oplossen.
Is quantum computing de ultieme vaporware?
Wat is vaporware?
Voor het geval je nog nooit van de term hebt gehoord vaporware , het is in wezen een softwaregerelateerd product waarvoor wordt geadverteerd maar nog niet beschikbaar is of mogelijk nooit beschikbaar komt. Een voorbeeld is een softwareproduct dat veel op de markt is gebracht, maar nooit het daglicht heeft gezien.
Ondanks dat mensen al tientallen jaren optimistische voorspellingen doen over de impact van kwantumcomputers en de verschillende ontwikkelingen in zakelijke en onderzoeksomgevingen, hoe dicht zijn we bij het verwezenlijken van de droom van kwantumcomputers? Is deze situatie een voorspelling van toekomstige vaporware, of zal het iets van nut worden?
We duiken in de realiteit van kwantumcomputers in een ander artikel. Samenvattend, een kwantumcomputer zal waarschijnlijk in de komende twee jaar een zeer onrealistische berekening sneller uitvoeren dan een conventionele computer. Het zal echter geen eenvoudig proces zijn en het zal niet goedkoop of voordelig zijn voor de dagelijkse consument.
