Computers werden ooit beschouwd als geavanceerde technologie, alleen toegankelijk voor wetenschappers en opgeleide professionals. Maar er was een seismische verschuiving in de geschiedenis van de computer in de tweede helft van de jaren zeventig. Het was niet alleen dat machines veel kleiner en krachtiger werden, maar natuurlijk, dat deden ze. Het was de verschuiving in wie computers zou gebruiken en waar:ze werden voor iedereen beschikbaar om thuis te gebruiken.

Vandaag, kwantumcomputing staat nog in de kinderschoenen. Quantumberekening bevat enkele van de meest verbijsterende concepten uit de 20e-eeuwse natuurkunde. In de VS, Google, IBM en NASA experimenteren en bouwen de eerste kwantumcomputers. Ook China investeert fors in kwantumtechnologie.

Als auteur van "Quantum Computing for Everyone, "verschijnt in maart, Ik geloof dat er een analoge verschuiving naar kwantumcomputing zal plaatsvinden, waar liefhebbers van thuis uit met kwantumcomputers kunnen spelen. Deze verschuiving zal veel eerder plaatsvinden dan de meeste mensen beseffen.

Opkomst van personal computers

De eerste moderne computers werden gebouwd in de jaren vijftig. Ze waren groot, vaak onbetrouwbaar, en naar de huidige maatstaven, niet bijzonder krachtig. Ze zijn ontworpen voor het oplossen van grote problemen, zoals de ontwikkeling van de eerste waterstofbom. Er was algemene consensus dat dit het soort dingen was waar computers goed voor waren en dat de wereld er niet veel van nodig zou hebben.

Natuurlijk, deze opvatting bleek totaal verkeerd te zijn.

1964, John Kemeny en Thomas Kurtz schreven de BASIC-taal. Hun doel was om een ​​eenvoudige programmeertaal te ontwerpen die gemakkelijk te leren is en waarmee iedereen kan programmeren. Als resultaat, programmeren was niet langer alleen voorbehouden aan hoogopgeleide wetenschappers. Iedereen kon nu leren programmeren als hij dat wilde.

Deze verschuiving in informatica zette zich voort toen eind jaren zeventig de eerste thuiscomputers verschenen. Hobbyisten konden nu hun eigen computer kopen en thuis programmeren. Ouders en kinderen konden samen leren. Deze eerste computers waren niet erg krachtig en er was een beperkt aantal dingen die je ermee kon doen, maar ze werden zeer enthousiast ontvangen.

Terwijl mensen met hun machines speelden, ze realiseerden zich dat ze meer functies en meer kracht wilden. De oprichters van Microsoft en Apple begrepen dat de thuiscomputer een mooie toekomst tegemoet ging.

Bijna elke Amerikaan heeft nu een laptop, tablet of smartphone – of alle drie. Ze brengen veel tijd door op sociale media, e-commerce en zoeken op internet.

Geen van deze activiteiten bestond in de jaren vijftig. Niemand wist op dat moment dat ze ze wilden of nodig hadden. Het was de beschikbaarheid van een nieuwe tool, de computer, dat heeft geleid tot hun ontwikkeling.

Voer kwantum in

klassieke berekening, het soort berekening dat de computer in uw huis van stroom voorziet, is gebaseerd op hoe mensen rekenen. Het verdeelt alle berekeningen in hun meest fundamentele delen:de binaire cijfers 0 en 1. Tegenwoordig, onze computers gebruiken bits - een samentrekking van binaire cijfers - omdat ze eenvoudig te implementeren zijn met schakelaars die in de aan- of uit-stand staan.

Kwantumberekening is gebaseerd op hoe het universum berekent. Het bevat alle klassieke informatica, maar bevat ook een aantal nieuwe concepten die afkomstig zijn uit de kwantumfysica.

In plaats van de stukjes klassieke berekening, quantum computing heeft qubits. Echter, de uitkomst van een kwantumberekening is precies hetzelfde als die van een klassieke berekening:een aantal bits.

Het verschil is dat, tijdens de berekening, de computer kan qubits op meer manieren manipuleren dan met bits. Het kan qubits in een superpositie van toestanden plaatsen en ze verstrengelen.

Zowel superpositie als verstrengeling zijn concepten uit de kwantummechanica waar de meeste mensen niet bekend mee zijn. Superpositie betekent ruwweg dat een qubit een combinatie van zowel 0 als 1 kan zijn. Verstrengeling duidt op correlatie tussen qubits. Wanneer een van een paar verstrengelde qubits wordt gemeten, dat laat meteen zien welke waarde je krijgt als je zijn partner meet. Dit is wat Einstein 'spookachtige actie op afstand' noemde.

De wiskunde die nodig is voor een volledige beschrijving van de kwantummechanica is ontmoedigend, en deze achtergrond is nodig om een ​​kwantumcomputer te ontwerpen en te bouwen. Maar de wiskunde die nodig is om kwantumberekening te begrijpen en te beginnen met het ontwerpen van kwantumcircuits is veel minder:algebra op de middelbare school is in wezen de enige vereiste.

Quantum computing en jij

Quantumcomputers beginnen nog maar net te worden gebouwd. Het zijn grote machines die wat onbetrouwbaar zijn en nog niet erg krachtig.

Waar zullen ze voor worden gebruikt? Quantum computing heeft belangrijke toepassingen in cryptografie. 1994, MIT-wiskundige Peter Shor toonde aan dat, als kwantumcomputers zouden kunnen worden gebouwd, ze zouden in staat zijn om de huidige internetversleutelingsmethoden te doorbreken. Dit spoorde de constructie aan van nieuwe manieren om gegevens te versleutelen die bestand zijn tegen kwantumaanvallen, het begin van het tijdperk van post-kwantumcryptografie.

Het ziet er ook naar uit dat quantum computing waarschijnlijk een grote impact zal hebben op de chemie. Er zijn bepaalde reacties die klassieke computers moeilijk kunnen simuleren. Chemici hopen dat kwantumcomputers efficiënt zullen zijn in het modelleren van deze kwantumverschijnselen.

Maar ik denk niet dat het veel zin heeft om te speculeren over wat de meeste mensen over 50 jaar met kwantumcomputers zullen doen. Het is misschien logischer om te vragen wanneer quantum computing iets wordt dat iedereen vanuit zijn eigen huis kan gebruiken.

Het antwoord is dat dit al mogelijk is. in 2016, IBM heeft een kleine kwantumcomputer aan de cloud toegevoegd. Iedereen met een internetverbinding kan op deze computer zijn eigen kwantumcircuits ontwerpen en uitvoeren. Een kwantumcircuit is een opeenvolging van basisstappen die een kwantumberekening uitvoeren.

Niet alleen is IBM's kwantumcomputer gratis te gebruiken, maar deze kwantumcomputer heeft een eenvoudige grafische interface. Het is een kleine, niet erg krachtige machine, net als de eerste thuiscomputers, maar hobbyisten kunnen beginnen met spelen. De verschuiving is begonnen.

Mensen gaan een tijdperk in waarin het eenvoudig is om te leren en te experimenteren met kwantumberekening. Net als bij de eerste thuiscomputers, het is misschien niet duidelijk dat er problemen zijn die moeten worden opgelost met kwantumcomputers, maar als mensen spelen, Ik denk dat het waarschijnlijk is dat ze zullen merken dat ze meer kracht en meer functies nodig hebben. Dit opent de weg voor nieuwe toepassingen die we ons nog niet hadden voorgesteld.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.