Quantum computing is een vakgebied dat computerwetenschap, natuurkunde en wiskunde combineert. Traditioneel computergebruik is gebaseerd op een binaire taal van nullen en enen. In tegenstelling tot klassieke computer bits die dus enkel een nul of een ėėn kunnen weergeven, kan een quantum bit zich in een superpositie manifesteren van zowel nul als één. Ook zijn quantum bits in staat te verstrengelen waardoor complexe computer taken simultaan uit te voeren zijn. Deze unieke eigenschappen verschaffen de computers ongekende rekenkracht. Zo kunnen quantum computers mogelijk ingewikkelde problemen sneller en beter oplossen dan de klassieke computers. IBM bracht in 2019 met de IBM Q System One de eerste commerciële quantum computer uit. De verwachting is dat de technologie zich echter nog veel verder zal ontwikkelen.
Kunstmest en quantum bits
De quantum computer wordt nog niet op grote schaal gebruikt. De computers zijn tot op heden nog te duur en vaak groot en luidruchtig. Belangrijker nog, de techniek is er niet om meer dan een gering aantal quantum bits op een stuk hardware te laten runnen. Daarom zijn er vooral boeiende voorbeelden te vinden van de potentiële toepassingen van quantum computers.
Het Haber-Bosch proces dat wordt gebruikt voor chemische synthese van ammoniak zorgt wereldwijd voor twee procent van onze energieconsumptie. Stikstof wordt omgezet in ammoniak om aan de productie van kunstmest bij te dragen. Het is een zeer energie-intensief proces. Dit terwijl er ook bacteriën zijn die hetzelfde resultaat natuurlijk bereiken. Microsoft wetenschappers hebben het molecuul geïsoleerd dat nodig is om dit natuurlijke proces te simuleren. Echter zal er voor zo een gecompliceerde taak een volwaardige quantum computer nodig zijn. De verwachting is dat dit binnen een jaar of tien mogelijk zal worden. Hiermee kan een significant deel van de klimaatcrisis worden opgelost.
Uitdagingen quantum computing
Schaal: De grootste uitdaging voor quantum computing is het verhogen van het aantal quantum bits dat samen kan functioneren op een stuk hardware. Quantum systemen zijn gevoelig voor geluid en andere omgevingsfactoren. Hoe meer quantum bits, hoe gevoeliger het systeem. Het ontwikkelen van technieken die fouten door omgevingsfactoren herstellen of voorkomen is dus essentieel. Dit is echter een ingewikkeld proces en blijft een grote uitdaging.
Onpraktisch: Quantum techniek heeft veelbelovende potentie in het oplossen van bepaalde computer problemen. Het ontwikkelen van praktische toepassingen van de techniek dient echter grotendeels nog te gebeuren. In realistische scenario’s bieden tot op heden klassieke computers bijna altijd nog de simpelste en goedkoopste oplossing.
Quantum computing staat zo nog in de kinderschoenen. Toch wordt er met veel enthousiasme naar de toekomst van deze geavanceerde techniek gekeken. De unieke eigenschappen van quantum bits zijn potentieel de oplossing voor ingewikkelde en belangrijke (computer)problemen.
Klik hier om meer te leren in onze KennisHub.
