Nature isn’t classical, dammit, and if you want to make a simulation of nature, you’d better make it quantum mechanical.
Richard Feynman
Wanneer het gaat om complexe onderwerpen of academische disciplines die mensen nauwelijks begrijpen, is het de moeite waard om te stellen dat kwantummechanica daar één van is.
Gedefinieerd als de studie van materie en energie uit de fysieke wereld en de omgeving daarvan, heeft kwantummechanica meerdere subdisciplines, zoals kwantumchemie en kwantumcomputing.
Wetenschappers brengen vele jaren van hun leven door met het analyseren van gegevens en het uitvoeren van experimenten om te zien of ze ontdekkingen kunnen doen in de sector van de kwantummechanica. Ook omdat het zo’n uitdagend onderwerp is om te bestuderen, volgen mensen meerdere jaren onderwijs aan de universiteit om hun vaardigheden te ontwikkelen.
Toch wordt kwantumfysica steeds populairder, vooral in de technologie. Daarom bekijken we de subsector van de kwantumfysica die bekendstaat als kwantumcomputing en hoe quantum computers werken.
Wat is kwantumcomputing?
Binnen de wetenschap zijn er talloze termen die voor de meeste mensen onbekend zijn. Zoals? Nou, om te beginnen klinken de woorden quantum en computing behoorlijk ongewoon en alsof ze uit een sciencefictionfilm komen!
Toch is kwantumcomputing in de eenvoudigste bewoordingen een discipline binnen de kwantumwetenschap die draait om computers en al hun principes. Kwantumcomputing is namelijk een type berekening dat gebruikmaakt van elementen uit de kwantumwetenschap zoals superpositie, interferentie en verstrengeling om berekeningen uit te voeren.
Om kwantumcomputing mogelijk te maken, is het nodig om kwantumcomputers te gebruiken.
Het is de moeite waard te vermelden dat kwantumcomputing langzaam aan populariteit wint naarmate meer mensen worden opgeleid in kwantumwetenschap en technologie steeds meer terrein wint. Om kwantum computers te beheren, waar we zo meteen dieper op ingaan, moeten mensen kwantummechanica in meer detail bestuderen.
Wat is een Kwantumcomputer? Definitie en Toepassingen
Nu we het hebben gehad over kwantumcomputing, is het nodig om quantumcomputers te benoemen, die alle onderzoekstaken binnen kwantumcomputing uitvoeren.
Kwantumberekeningen worden uitgevoerd door quantum computers.
Veel briljante geesten hebben samengewerkt om ervoor te zorgen dat kwantumcomputers werkelijkheid zijn. Maar wat is een kwantum computer precies? Quantumcomputers zijn machines die gebruikmaken van de eigenschappen van kwantumfysica om gegevens op te slaan en berekeningen uit te voeren. Er is ontdekt dat quantum computers bijzonder voordelig zijn voor specifieke taken waarbij ze zelfs onze beste supercomputers ruimschoots zouden kunnen overtreffen.
Om een beter idee te krijgen van de onderdelen van een kwantumcomputer, volgt hier een overzicht van de elementen van een kwantumcomputer, van het kleinste onderdeel tot de meest geavanceerde systemen:
- Qubits
- Fotonica
- Gevangen ionen
- Halfgeleidermateriaal
- Supergeleidermateriaal
- Kwantumregisters
- Kwantumomkeerbare poorten
- Kwantumverwerkingseenheid
Al deze onderdelen samen vormen een quantum computer. Zonder één puzzelstukje zou een quantumcomputer defect kunnen raken en worden verhinderd om zijn normale taken uit te voeren.
Om te communiceren met een ontwikkelaar, moeten kwantum computers worden geprogrammeerd door ontwikkelaars die de algoritmes via een hostsysteem sturen, doorgaans “hostprocessors” genoemd. De host draait een conventioneel besturingssysteem om met de kwantumprocessor te communiceren.
Waar worden kwantumcomputers voor gebruikt?
Aangezien het overgrote deel van de technologische apparaten is ontworpen voor een specifiek doel om ons leven gemakkelijker te maken, is het de moeite waard om te vragen: waar worden quantumcomputers voor gebruikt?
Hoewel er veel verwachtingen zijn over waar kwantumcomputers in de toekomst voor ingezet zouden kunnen worden, is het belangrijk te benadrukken dat ze momenteel worden gebruikt voor de volgende taken:
- Quantum computers kunnen grote hoeveelheden gegevens opslaan.
- Kwantumcomputers kunnen berekeningen efficiënt uitvoeren.
Het is de moeite waard om te benadrukken dat kwantum computers nog niet klaar zijn voor brede distributie en dat er nog veel onderzoek moet worden gedaan door natuurkundigen. Toch zal kwantumcomputing in de nabije toekomst waarschijnlijk efficiënter zijn dan de huidige computers en voordelen opleveren voor de medische wetenschap, milieuwetenschappen en kunstmatige intelligentie (AI).
Qubits extreem gevoelig zijn: zelfs minimale trillingen of temperatuurverschillen kunnen kwantumdecoherentie veroorzaken en de berekening ongeldig maken?
Hoewel de toekomst er veelbelovend uitziet voor quantum computers, zijn er ook uitdagingen of fabricageproblemen die nog moeten worden opgelost. Zoals? Bekijk de volgende lijst:
- Isolatie: waarschijnlijk de meest typische uitdaging is isolatie. Warmte en licht kunnen kwantumdecoherentie veroorzaken, waarbij qubits hun kwantumeigenschappen (superpositie en verstrengeling) en de informatie die ze opslaan verliezen.
- Signaalcontrole: om de toestand van een qubit te veranderen, moet deze worden geroteerd, maar deze rotaties zijn foutgevoelig. Bijvoorbeeld, de opeenstapeling van qubits die draaien met een bepaalde foutmarge zal leiden tot een incorrecte output.
Daarnaast moet er nog ontwikkeling plaatsvinden van algoritmes zodat kwantumcomputers volledig kunnen functioneren en geschikt zijn voor dagelijks gebruik.
Hoewel er dus ontwerpuitdagingen zijn in kwantumcomputerhardware, is dat geen reden om het onderzoek naar kwantumcomputing op te geven, aangezien de voordelen groter zijn dan de nadelen.
Kwantumcomputer Simpel Uitgelegd: Basisbegrip voor Beginners
Om te beginnen is het de moeite waard te benadrukken dat onderzoek naar kwantummechanica in Europa al meer dan 100 jaar gaande is om de energie en materie om ons heen beter te begrijpen. Vervolgens is het vermeldenswaardig dat systematisch onderzoek en samenwerking van briljante wetenschappers hebben geleid tot de ontwikkeling van quantumcomputers via de subdiscipline die bekendstaat als kwantumcomputing.
Natuurkundigen hebben gesteld dat kwantum computers binnenkort de traditionele computers zullen inhalen, omdat ze klassieke machines die momenteel in gebruik zijn, zullen overtreffen. De volgende voordelen worden genoemd bij het gebruik van quantum computers:
- Kwantumcomputers zijn zeer snel en efficiënt wanneer ze correct worden gebruikt.
- Kwantumcomputers zouden de sleutel kunnen zijn tot het naar een hoger niveau tillen van kunstmatige intelligentie (AI).
- Kwantumcomputers zouden kunnen bijdragen aan een gedetailleerder begrip van de interacties van individuele deeltjes, elementen en processen in levende cellen.
Maar wat is nu het belangrijkste verschil tussen quantumcomputers en gewone computers die aan het grote publiek worden verkocht? Volgens experts is het grote verschil dat een kwantumcomputer een ander stel regels volgt en geen nullen en enen gebruikt zoals klassieke computers. Gewone computers gebruiken bits en bytes, terwijl kwantumcomputing is ontworpen om te werken met qubits, die we eerder al hebben genoemd.
Voor wie niet bekend is met de term: qubits zijn kwantumbits en hebben de unieke eigenschap dat ze tegelijkertijd de waarde nul en één kunnen vertegenwoordigen. De klassieke computer kan alleen aan of uit zijn; een kwantumcomputer die qubits gebruikt kan echter tegelijkertijd aan en uit zijn. Hierdoor kunnen de softwaresystemen van quantum computers veel sneller draaien en taken sneller voltooien dan een gewone computer.
Daarom is de manier waarop kwantum computers zijn ontworpen veel moderner en anders dan traditionele computers, en hopelijk zullen ze in de nabije toekomst de overheersende technologie worden.
Hoe kun je meer leren over quantum computers?
Als je zowel natuurkunde als wiskunde in meer detail wilt verkennen, overweeg dan om een natuurkunde- en wiskundedocent in Nederland te raadplegen.
Vond je dit artikel interessant en informatief? Dan ben je waarschijnlijk nieuwsgierig naar de sectoren van kwantummechanica en kwantumcomputing. Aangezien de technologie en het onderzoek achter kwantumcomputers behoorlijk uitgebreid zijn, valt er ontzettend veel te leren. Maar hoe?
Als je een middelbare scholier bent die op het punt staat naar de universiteit te gaan, kan het een goed idee zijn om een carrière in de kwantummechanica te overwegen en een bachelor en master in kwantumfysica of computing te volgen om een expert in de industrie van quantumcomputers te worden.
Ben je echter al gevestigd in een carrière en heb je niet de tijd en middelen om een andere studie te volgen, dan is het goed om te weten dat er ook andere manieren zijn om meer te leren over quantum computers. Zoals? Door privélessen te volgen bij een docent kwantumfysica. Via privélessen leer je de basis van kwantumcomputing op een boeiende manier die is afgestemd op jouw unieke leerstijl.
De beste website om docenten in kwantumcomputing te vinden is Superprof. Met meer dan 17 miljoen docenten die wereldwijd in meer dan 1000 academische disciplines lesgeven, is Superprof een belangrijke speler in de sector van privé-onderwijs en e-learning. De volgende redenen zijn overtuigend om via Superprof een docent in te huren:
Volgens de website zijn er momenteel genoeg docenten kwantumfysica in Nederland en België die bereid zijn om te starten met het geven van lessen in kwantumcomputing en andere onderwerpen. Bovendien is een extra voordeel van Superprof dat de eerste les in de meeste gevallen helemaal gratis is!
Kortom, meer leren over kwantum computers geeft je de kans om alvast te ervaren hoe technologie ons leven in de nabije toekomst zal veranderen. Aan de slag met kwantumcomputing!
Wat vind jij het meest fascinerend aan kwantumcomputers?
Vond je dit artikel leuk? Laat een beoordeling achter!
Laden...
