Wat is en hoe werkt een kwantumcomputer?

We hebben allemaal wel eens de woorden kwantumcomputer gehoord, maar over het algemeen weten maar heel weinig wat het werkelijk is. Voor velen is het eerste dat in hen opkomt een zeer krachtige personal computer die in staat is om elke taak uit te voeren, maar met maximale snelheid, maar het is geen simpele super krachtige computer, Het is veel meer dan dat.

Hoewel dit zijn machines die totaal buiten het bereik van het grote publiek liggen, ze genereren veel nieuwsgierigheid. In dit artikel leggen we uit wat een kwantumcomputer is en waarvoor deze in het algemeen wordt gebruikt, en wat de kwantumverschijnselen zijn waarop zijn kracht is gebaseerd.

Wat is een kwantumcomputer?

Kwantumcomputers zijn gigantische machines die profiteren van een aantal fenomenen van de kwantummechanica om grote toenames in verwerkingskracht te bereiken​ Quantumcomputers kunnen het bitumen van elke traditionele superdesktopcomputer bijhouden. Iets dat vaak wordt aangeduid als kwantumsuprematie.

Betekent dit dat we allemaal thuis een kwantumcomputer zullen hebben om op internet te surfen of videogames te spelen? Absoluut niet. Klassieke machines zullen de gebruikelijke oplossing blijven, zowel om onze problemen op te lossen als om onze interactieve vrijetijdsbesteding op te baseren​ Ook het meest zuinig.

Quantumcomputers beloven een stimulans te zijn voor verschillende gebieden van technologische vooruitgang, zoals wetenschap, geneeskunde of genetica. Sommige bedrijven beginnen ze al te gebruiken om hun nieuwe producten te ontwikkelen, zoals nieuwe, lichtere en duurzamere materialen om thermische brandstof volledig te vervangen.

quantum

Hoe werkt een kwantumcomputer?

Deze machines ze baseren hun kracht niet op conventionele hardware, zoals we kunnen vinden in onze thuiscomputers, gaat het niet om grootschalige grafische kaarten en processors, het gaat veel meer dan dat, zowel in kwantiteit als in complexiteit. Het geheim van de kracht van een kwantumcomputer ligt in zijn vermogen om kwantumbits of qubits.

Wat is een Qubit?

Traditionele computers gebruiken bits, megabytes, gigabits…. Een stroom elektrische of optische pulsen die enen en nullen vertegenwoordigen. De hele virtuele wereld van een e-mail, een website of een filmpje dat we online zien, is essentieel voor een lange reeks nullen en enen.

Kwantumcomputers gebruiken qubits, subatomaire deeltjes zoals elektronen of fotonen. De aanpak van sommige bedrijven houdt van Google vertrouwt op supergeleidende circuits die zijn gekoeld tot lagere temperaturen dan in de verre ruimte​ Anderen vangen individuele atomen op in elektromagnetische velden op een siliciumchip, in een vacuümkamer. In beide gevallen is het doel om de qubits te isoleren tot een gecontroleerde kwantumtoestand.

Qubits hebben enkele eigenaardige eigenschappen, waardoor een groep van hen veel meer verwerkingskracht kan leveren dan hetzelfde aantal binaire bits. De belangrijkste worden superpositie en kwantumverstrengeling genoemd.

Wat is kwantumsuperpositie?

Kwantumsuperpositie komt voor in de natuur, wanneer een elementair deeltje tegelijkertijd twee of meer toestanden bezit, zoals gebeurt met fotonen, die ze kunnen tegelijkertijd op twee verschillende plaatsen verblijven, iets wat onvoorstelbaar is in de gewone fysieke wereld.

Deze eigenschap wordt ook waargenomen in andere deeltjes zoals elektronen of neutronen, in atomen of zelfs in kleine moleculen. Deze reis heeft ertoe geleid dat wetenschappers zich afvragen waar de grens is tussen de kwantumwereld en wat we de echte wereld noemen, wanneer een deeltje ophoudt kwantum te zijn en onderworpen is aan bekende natuurkundige wetten.

Dankzij dit fenomeen kan een kwantumcomputer met meerdere overlappende qubits tegelijkertijd tot een groot aantal mogelijke resultaten komen.

kwantumchips

Kwantumverstrengeling

U kunt paren van "verstrengelde" qubits genereren, waarbij beide in dezelfde kwantumtoestand bestaan. Wijzig de status van een van de qubits het zou elkaars toestand onmiddellijk op een voorspelbare manier veranderen, dit gebeurt zelfs als je ver uit elkaar bent.

Het is niet zeker hoe of waarom kwantumverstrengeling echt werkt. Iets dat Albert Einstein zelf kon verwarren, die het zou omschrijven als 'een angstaanjagende actie op afstand'​ Verstrengeling is essentieel voor kwantumcomputers om hun grote kracht te verwerven. Bij een conventionele computer verdubbelt een verdubbeling van het aantal bits de verwerkingskracht. In het geval van een kwantumcomputer zorgt het toevoegen van extra qubits voor een exponentiële toename van de capaciteit.

Deze machines maken gebruik van de qubits die verstrikt zijn in een soort quantum daisy chain om bewerkingen uit te voeren. Het vermogen van machines om berekeningen te versnellen met speciaal ontworpen kwantumalgoritmen, is de reden waarom ze zoveel opwinding genereren.

Maar niet alles is uitzonderlijk als het om kwantumcomputers gaat, omdat ze erg foutgevoelig zijn, vanwege rekenkundige inconsistentie.

Inconsistentie

Dit is een fenomeen dat ervoor zorgt dat het kwantumgedrag vervalt en uiteindelijk verdwijnt als gevolg van de interactie van qubits met hun omgeving, aangezien hun kwantumtoestand erg kwetsbaar is. Een lichte trilling of een verandering in temperatuur kunnen ervoor zorgen dat deze uit de overlapping komen voordat de taak is voltooid​ Om deze reden worden qubits meestal op een zeer lage temperatuur bewaard in koelkasten en vacuümkamers.

Google's kwantumcomputer

Google wilde niet achterblijven als het gaat om kwantumtechnologie, de Noord-Amerikaanse gigant heeft een kwantumcomputer ontwikkeld die in 200 seconden een berekening kan uitvoeren, wat in een traditionele supercomputer tienduizend jaar zou hebben geduurd​ Daarom verkondigt het dat kwantumcomputers de onmiddellijke toekomst zijn. Hoewel zijn concurrentie het daar niet helemaal mee eens is.

Neutrale onderzoekers tonen aan dat de kwantumcomputer van Google een berekening van willekeurige getallen moest uitvoeren die alleen succesvol kon zijn als alle componenten van de computer in perfecte harmonie zouden werken.

President van Google met een wetenschapper

Google is niet van plan om in deze race achterop te raken en belooft daarom veel meer kapitaal in deze technologie te investeren. In het geval van Google kunnen we raden dat dit het geval zal zijn, hoewel IMB niet van plan is om werkeloos toe te zien, aangezien de meeste van zijn middelen momenteel worden besteed aan het verbeteren van deze technologie. De tijd zal uitwijzen of Google alleen in staat is om kwantumoverheersing te ontwikkelen of dat het moet meedoen aan de concurrentie.

Het is een technologie die kan ons allemaal ten goede komen bij de ontwikkeling van geneesmiddelen die ziekten kunnen genezen tot dusver ongeneeslijk.


De inhoud van het artikel voldoet aan onze principes van redactionele ethiek. Klik op om een ​​fout te melden hier.

Wees de eerste om te reageren

Laat je reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

*

*

  1. Verantwoordelijk voor de gegevens: Miguel Ángel Gatón
  2. Doel van de gegevens: Controle SPAM, commentaarbeheer.
  3. Legitimatie: uw toestemming
  4. Mededeling van de gegevens: De gegevens worden niet aan derden meegedeeld, behalve op grond van wettelijke verplichting.
  5. Gegevensopslag: database gehost door Occentus Networks (EU)
  6. Rechten: u kunt uw gegevens op elk moment beperken, herstellen en verwijderen.