De toekomst is hier: kwantumberekening

Door inzicht in de microscopische wereld kun je technologieën ontwerpen die in staat zijn om kwalitatieve doorbraken in de informatieverwerking te maken. Aan de andere kant brengen technologische revoluties nieuwe beveiligingsuitdagingen met zich mee.

Technologische doorbraken maken plaats voor een steeds veranderende en snel veranderende wereld. Vandaag de dag is digitale geletterdheid belangrijk, omdat het de kloof tussen sociale en economische ontwikkelingen verkleint. Kortom, we leven allemaal in een maatschappij waar technologische doorbraken de sleutel zijn tot vooruitgang, zoals kwantumberekening.

Tegenwoordig is bijna alles wat een computer doet gebaseerd op een binaire taal, een reeks nullen en enen. Deze cijfers kunnen echter niet gecombineerd worden om informatie op te slaan of te verwerken.

Daarom heeft de wetenschappelijke gemeenschap gewerkt aan het volgende grote ding: kwantumberekening. Als je geluk hebt, kun je snel genoeg in een kwantumtijdperk gaan leven.

In dit artikel analyseren we wat kwantumberekening is en wat de voordelen zijn die deze verstorende technologie de wereld kan bieden. Ook zou het mogelijk een einde kunnen maken aan het huidige digitale tijdperk.

Basisconcepten om je te helpen de kwantumprocessen te begrijpen

In de loop van de geschiedenis heeft de mens de wetenschap gebruikt om te begrijpen hoe de natuur werkt en nieuwe technologieën te ontwikkelen. Aan het begin van de 20e eeuw hebben studies op basis van bepaalde fysische fenomenen de weg vrijgemaakt voor de kwantummechanica, wat verklaart hoe de microscopische wereld werkt.

Deze studies ontdekten dat de microscopische wereld op een contra-intuïtieve manier werkt. Het is heel anders dan de macroscopische wereld. Sommige dingen die in de microscopische wereld voorkomen zijn dat wel:

• Ten eerste, kwantumsuperpositie. Een principe dat beschrijft hoe een deeltje in verschillende toestanden tegelijk kan bestaan.
• Ten tweede, kwantumverstrengeling. Twee afzonderlijke deeltjes kunnen met elkaar verbonden worden op een manier waarop, wanneer de een verschillende interacties heeft, de ander het weet.
• Ten derde, kwantumteleportatie. Het maakt gebruik van kwantumverstrengeling om informatie van de ene plaats naar de andere te sturen zonder fysieke beweging.

Kwantumtechnologieën zouden dus gebaseerd zijn op deze kwantumprincipes van subatomaire aard. Het begrip van de microscopische wereld stelt ons in staat om technologieën te ontwerpen die het leven van mensen kunnen verbeteren.

Wat is kwantumberekening?

Zoals we hierboven al zeiden, gebruikt de klassieke computertechniek binaire taal. Elke keer dat je met een apparaat communiceert, creëer, wijzig of vernietig je ketens van enen en nullen in een computer, bekend als bits.

Kwantumberekening maakt gebruik van een fundamentele eenheid van informatie, genaamd qubit. In tegenstelling tot bits kunnen qubits alle oneindige toestanden zijn tussen 0 en 1. Dit fenomeen staat bekend als kwantumsuperpositie.

Het is de moeite waard om op te merken dat deze systeemverandering kwantumcomputers niet sneller maakt dan de huidige computers. Toch zullen deze algoritmes computers in staat stellen om informatie op een andere manier te verwerken. Een kwantumcomputer zou bijvoorbeeld de huidige cryptografie kunnen veranderen.

Het belang van kwantumcomputers

Er zijn al enkele technologieën die gebruik maken van kwantumverschijnselen, zoals laser of MRI. Doorbraken in de kwantumtechnologie zullen in vrijwel elk deel van je leven een grote invloed hebben.

Zo zal bijvoorbeeld kwantumberekening de authenticatie, uitwisseling en veilige opslag van gegevens in gevaar brengen, wat een zeer grote impact zal hebben op cybersecurity of blockchains.

Het kan echter ook de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie naar voren schuiven, meer geheimhouding waarborgen voor militaire communicatie, of onderzeeërs in staat stellen om te reizen zonder afhankelijk te zijn van satellieten.

De chemische industrie zou deze technologie ook kunnen gebruiken om nieuwe materialen en chemicaliën te ontwerpen en reacties van fysieke componenten te simuleren. Bovendien zou de distributie van goederen in de logistiek kunnen worden verbeterd.

Als kwantumberekening dus blijft evolueren, maak je deel uit van de eerste generatie die de enorme groei van de rekencapaciteiten experimenteert. Voorlopig investeren de laboratoria hierin. Overheden hebben ook veel belangstelling voor deze nieuwe technologie.

In 2017 hebben de Verenigde Staten 241 miljoen dollar geïnvesteerd in kwantumberekening. China en Europa hebben leidende ondernemingen van ongeveer 1,1 miljard dollar. De wereldmachten staan te popelen om de technologische race te leiden.

Kwantumcomputers zijn echter nog steeds moeilijk te bouwen, op te slaan en te programmeren. Hoewel er al een paar kwantumcomputermodellen op de markt zijn, gaat geen enkele de klassieke computers te boven. In zekere zin is de strijd om die “quantum hefboomwerking” te krijgen nog steeds aan de gang.