Mei 2021
Razendsnel rekenwonder
Al geruime tijd houdt de quantum computer de wetenschappelijke wereld in zijn ban. Er kunnen razendsnel complexe berekeningen mee worden uitgevoerd, waar de traditionele computer minstens dagen mee zoet is. De enorme rekenkracht kan zorgen voor een ongekende impact op de wetenschap.
Een quantum computer werkt wezenlijk anders dan een klassieke computer. Het grootste verschil zit in het feit dat klassieke computers met bits werken die een 0 óf een 1 zijn. Quantum computers werken met zogenaamde qubits en die kunnen gelijktijdig een 0 én een 1 zijn. Dit wordt superpositie genoemd en biedt voordelen die exponentieel toenemen met het aantal qubits.
Door dit fenomeen – gecombineerd met de verschijnselen interferentie en verstrengeling – kunnen quantum computers problemen oplossen waar traditionele digitale computers het moeten laten afweten, zoals het uitvoeren van zeer omvangrijke, complexe, specialistische en veelal wetenschappelijke berekeningen. Het aantal berekeningen hierbij is zó groot, dat het de ‘gewone’ computers teveel tijd kost. Denk hierbij aan de simulatie van complexe chemie, materiaalkunde, risicomanagement of de simulatie van vloeistofdynamica. Stuk voor stuk problemen die exponentieel complexer worden door het aantal parameters.
Het koelmechanisme waarmee de temperatuur rond het absolute nulpunt blijft.
Ongekende impact
Cor van der Struijf, Quantum Ambassadeur bij IBM; het bedrijf dat meer dan veertig jaar geleden met de eerste ontwikkelingen startte: ‘Quantum computing is vooral interessant voor het uitvoeren van zeer omvangrijke, specialistische en veelal wetenschappelijke berekeningen en niet bedoeld voor de consumentenmarkt.’
Ook de meeste wetenschappers beschikken zelf niet over een quantum computer, maar loggen in op exemplaren die onder meer bij IBM, de TU Delft en Google staan. Dit komt omdat een beetje quantum computer behoorlijke afmetingen heeft – de kleinste is ongeveer 3 x 3 x 3 m – én omdat de qubits bij temperaturen werken die dicht bij het absolute nulpunt (-273 °C) liggen.
Binnenwerk van de nieuwe IBM quantum computer.
Overigens is de quantum computer nog lang niet uitontwikkeld. Uitdagingen liggen nog in onder andere de instabiliteit van de qubits, de ruis en het aantal qubits waaruit een quantum computer op dit moment kan bestaan. IBM had eind 2020 een totaal van 65 qubits en hoopt dit elk jaar te verdubbelen. De verwachte enorme toename aan rekenkracht kan zorgen voor een ongekende impact op de wetenschap en geneeskunde denken quantum computer-specialisten. Voor consumenten is de ultrasnelle computer vooralsnog dus geen optie, maar wie weet, ligt dit over enkele decennia wel anders...
Tekst: Marjolein de Wit - Blok
Fotografie: IBM