We leven in een technologisch tijdperk, maar er komt nog veel meer aan. In de afgelopen jaren hebben grote bedrijven kleine maar belangrijke stappen vooruit gezet op het gebied van kwantumcomputing, dat klaar lijkt om de wereld zoals wij die kennen te transformeren. De hieronder vermelde mogelijke toepassingen zullen van invloed zijn op alles, van mobiliteit tot gezondheidszorg. Net zoals individuen enkele van de hedendaagse toepassingen voor klassieke computers en aanverwante technologieën in de jaren vijftig konden zien, kunnen we verrast zijn door de toepassingen die ontstaan voor kwantumcomputers. In deze blog kom je alles te weten over quantum computing en hoe het werkt, en wat de beste aandelen zijn die je kunt kopen, waaronder Google of IBM.
Wat is kwantumcomputing?
Quantumcomputing is een multidisciplinair gebied dat informatica, natuurkunde en wiskunde combineert om ingewikkelde problemen sneller aan te pakken dan traditionele computers. Quantum computing omvat zowel hardware-onderzoek als applicatie-ontwikkeling. Door kwantummechanische effecten zoals superpositie en kwantuminterferentie te gebruiken, kunnen kwantumcomputers sommige soorten problemen sneller oplossen dan conventionele computers. Machine learning (ML), optimalisatie en simulatie van fysieke systemen zijn enkele toepassingen waarbij kwantumcomputers een dergelijke snelheidsverbetering kunnen opleveren. Portfolio-optimalisatie in financiën of simulatie van chemische systemen kunnen toekomstige use-cases zijn, waarbij problemen worden opgelost die momenteel onbereikbaar zijn voor zelfs de krachtigste supercomputers op de markt.
Hoe werkt kwantumcomputing?
Wat is het antwoord op de vraag hoe kwantumcomputing werkt? Laat ons een grondig onderzoek doen. Er zijn enkele overeenkomsten tussen kwantumcomputers en conventionele computers. Beide typen computers bevatten bijvoorbeeld vaak chips, schakelingen en logische poorten. Hun activiteiten worden geleid door algoritmen (in feite sequentiële instructies) en ze coderen informatie met behulp van een binaire code van enen en nullen.
Fysieke items worden door beide soorten computers gebruikt om die enen en nullen te coderen. Deze apparaten vertegenwoordigen bits (binaire cijfers) in twee toestanden in klassieke computers, bijvoorbeeld een stroom is aan of uit en een magneet wijst omhoog of omlaag. Kwantumcomputers maken gebruik van kwantumbits, of qubits, die gegevens op radicaal verschillende manieren verwerken. Terwijl klassieke bits slechts één of nul kunnen vertegenwoordigen, kan een qubit zich in een superpositie van één en nul bevinden totdat de toestand ervan wordt gemeten.
Bovendien kunnen de toestanden van meerdere qubits verstrengeld raken, waardoor ze kwantummechanisch aan elkaar gekoppeld zijn. Superpositie en verstrengeling bieden kwantumcomputers functies die niet beschikbaar zijn in traditionele computers. Qubits kunnen worden gemaakt door atomen te manipuleren, elektrisch geladen atomen die bekend staan als ionen of elektronen, of door nano-engineering van zogenaamde kunstmatige atomen, zoals supergeleidende qubit-circuits, met behulp van een druktechniek die bekend staat als lithografie.
Wat zijn de principes van Quantum Computing?
Een quantumcomputer werkt op basis van quantumprincipes. Superpositie, verstrengeling en decoherentie zijn slechts enkele van de woorden die men moet beheersen om de kwantumprincipes volledig te begrijpen. Laten we deze principes hieronder in meer detail bekijken.
#1. Superpositie
Superpositie stelt dat je, vergelijkbaar met golven in de klassieke natuurkunde, twee of meer kwantumtoestanden kunt combineren om een andere geldige kwantumtoestand te produceren. Elke kwantumtoestand kan ook worden weergegeven als een som van twee of meer verschillende unieke toestanden. Deze qubit-superpositie geeft kwantumcomputers hun intrinsieke parallelliteit, waardoor ze miljoenen bewerkingen tegelijkertijd kunnen uitvoeren.
#2. verstrengeling
Kwantumverstrengeling vindt plaats wanneer twee systemen zo nauw met elkaar verbonden zijn dat kennis van het ene onmiddellijke kennis van het andere oplevert, ongeacht hoe ver ze van elkaar verwijderd zijn. Kwantumprocessors kunnen informatie over het ene deeltje afleiden door een ander deeltje te meten. Ze kunnen bijvoorbeeld besluiten dat als de ene qubit omhoog spint, de andere altijd omlaag gaat en vice versa. Door quantumverstrengeling kunnen lastige problemen sneller worden opgelost door quantumcomputers.
Wanneer je een kwantumtoestand meet, klapt de golffunctie in elkaar en krijg je een nul of een één. De qubit functioneert als een klassieke bit in deze bekende of voorspelbare toestand. Verstrengeling verwijst naar het vermogen van qubits om hun toestand te associëren met die van andere qubits.
#3. decoherentie
Decoherentie is het verlies van de kwantumtoestand van een qubit. Omgevingsinvloeden, zoals straling, kunnen ervoor zorgen dat de kwantumtoestanden van de qubits instorten. Het ontwerpen van de vele elementen die de decoherentie van de staat proberen te vertragen, zoals het ontwikkelen van speciale structuren die de qubits beschermen tegen externe velden, is een aanzienlijk technisch probleem bij de constructie van een kwantumcomputer.
Wat zijn de componenten van een kwantumcomputer?
Quantumcomputers hebben, net als traditionele computers, hardware en software.
#1. Quantum-hardware
Drie componenten vormen kwantumhardware.
- Kwantumgegevensvlak: Het kwantumgegevensvlak is de kern van de kwantumcomputer en bevat de fysieke qubits en de structuren die nodig zijn om ze op hun plaats te houden.
- Controle- en meetvlak: Digitale signalen worden door het besturings- en meetvlak omgezet in analoge of wave control signalen. De bewerkingen op de qubits in het kwantumgegevensvlak worden uitgevoerd door deze analoge signalen.
- Besturingsprocessorvlak en hostprocessor: Het kwantumalgoritme of de reeks bewerkingen wordt geïmplementeerd door het besturingsprocessorvlak. De hostprocessor communiceert met de kwantumsoftware en stuurt een digitaal signaal of een reeks klassieke bits naar de besturings- en meetvlakken.
#2. Quantum-software
Kwantumsoftware gebruikt kwantumcircuits om unieke kwantumalgoritmen te implementeren. Een kwantumcircuit is een rekenroutine die een reeks logische kwantumbewerkingen definieert die moeten worden uitgevoerd op de onderliggende qubits. Kwantumalgoritmen kunnen worden gecodeerd met behulp van een verscheidenheid aan softwareontwikkelingstools en -frameworks.
Hoe gebruiken bedrijven Quantum Computing?
Quantumcomputing heeft het potentieel om bedrijven te transformeren. Hieronder staan enkele voorbeelden van use-cases:
#1. ml
Machine learning (ML) is het proces waarbij enorme hoeveelheden gegevens worden bestudeerd om computers te helpen betere voorspellingen en beoordelingen te doen. Quantumcomputingonderzoek onderzoekt de fysieke grenzen van informatieverwerking en baant nieuwe wegen in de fundamentele fysica. Veel disciplines van de wetenschap en de industrie profiteren van deze studie, waaronder chemie, optimalisatie en moleculaire modellering. Het wordt ook steeds meer gebruikt in de financiële dienstverlening om marktbewegingen te voorspellen en in de productie om processen te optimaliseren.
#2. Optimalisatie
Quantumcomputing heeft het potentieel om onderzoek en ontwikkeling, optimalisatie van de toeleveringsketen en productie te verbeteren. Door bijvoorbeeld elementen zoals padplanning in gecompliceerde processen te optimaliseren, kunt u kwantumcomputing gebruiken om productieprocesgerelateerde kosten te verlagen en cyclustijden te verkorten. Een andere toepassing is kwantumoptimalisatie van de kredietportefeuille, waarmee kredietverstrekkers geld kunnen vrijmaken, rentetarieven kunnen verlagen en hun diensten kunnen verbeteren.
#3. Simulatie
De rekenkracht die nodig is om systemen nauwkeurig na te bootsen, groeit exponentieel met de complexiteit van medicinale verbindingen en materialen. Zelfs met benaderende benaderingen zijn hedendaagse supercomputers niet in staat om het nauwkeurigheidsniveau te bereiken dat vereist is voor deze simulaties. Kwantumberekening heeft het potentieel om enkele van de moeilijkste computationele problemen in de chemie op te lossen, waardoor wetenschappers chemische simulaties kunnen uitvoeren die momenteel hardnekkig zijn. Pasqal creëerde bijvoorbeeld hun QUBEC-computersoftware om scheikundige simulaties uit te voeren. QUBEC automatiseert het zware werk dat nodig is om kwantumcomputationele activiteiten uit te voeren, zoals autonome levering van computerbronnen, voor- en nabewerking van klassieke berekeningen en foutbeperking.
Beperkingen van Quantum Computing
Quantum computing is een enorme belofte voor ontwikkeling en probleemoplossing in een breed scala van sectoren. Het heeft momenteel echter beperkingen.
- De kleinste verstoring in de qubit-omgeving kan decoherentie of verval veroorzaken.
- Dit zorgt ervoor dat berekeningen instorten of fouten optreden. Zoals eerder vermeld, moet een kwantumcomputer tijdens het computeren worden afgeschermd van alle externe interferentie.
- Het herstel van fouten tijdens de rekenfase is niet geperfectioneerd. Hierdoor kunnen berekeningen onbetrouwbaar zijn. Omdat qubits geen digitale databits zijn, kunnen ze niet profiteren van traditionele foutcorrectieprocedures die door traditionele computers worden gebruikt.
- Gegevensbeschadiging kan optreden bij het ophalen van computationele bevindingen. Ontwikkelingen zoals een specifiek zoekalgoritme voor databases dat de meting verzekert, zorgen ervoor dat de kwantumtoestand uiteenvalt in de juiste respons.
Beveiliging en kwantumcryptografie staan nog in de kinderschoenen. - Een gebrek aan qubits verhindert kwantumcomputers om hun volledige potentieel te realiseren. Meer dan 128 moeten nog door onderzoekers worden geproduceerd.
Quantum Computing-aandelen om uit te kijken voor 2023
In deze sectie behandelen we kwantumcomputingaandelen om in te investeren, evenals 'de beste' kwantumcomputingaandelen om te kopen. Ze zijn als volgt:
#1. Google Quantum Computing-aandelen
We kunnen eenvoudigweg niet, hoe hard we ook proberen, Google (GOOG) Alphabet bellen. Het recente grote nieuws uit de kwantumcomputing-aandelen van Google was de bewering een kwantumkristal te hebben gecreëerd. Ondanks onze inspanningen hebben we geen enkel artikel kunnen vinden dat deze prestatie adequaat beschrijft. Google investeert miljarden dollars om zijn kwantumcomputer tegen 2029 te voltooien. Om dit doel te helpen bereiken, heeft het bedrijf de Google AI-campus in Californië opgericht. Eenmaal gevestigd, zou Google Quantum Computing Stock een cloudgebaseerde Quantum Computing-service kunnen lanceren. Houd deze ruimte dus goed in de gaten.
#2. Honeywell Quantum Computing-aandeel
Honeywell (HON) werkt nauw samen met een particulier bedrijf, Cambridge Quantum Computing, en heeft zojuist de geboorte van een nieuw bedrijf aangekondigd. Ook zullen Honeywell Quantum Solutions (HQS) en Cambridge Quantum (CQ) fuseren om een nieuw (naamloos) bedrijf te vormen waarin Honeywell $ 270 tot $ 300 miljoen zal investeren. Honeywell wordt de grootste belanghebbende in het nieuwe bedrijf, met CQ-aandeelhouders die meer dan 45% bezitten.
#3. IBM Quantum Computing-voorraad
IBM Quantum Computing Stock (IBM) is nog steeds aan het bijkomen van een grote kater van te veel Rometty Kool-Aid, maar hun nieuwe CEO heeft quantum computing op zijn radar. IBM Quantum Computing Stock wil bedrijven en de samenleving helpen de voordelen van quantum computing te benutten en heeft zich tot doel gesteld om tegen 1,000 meer dan 2023 qubit-processors te bouwen.
#4. Microsoft Quantum Computing-voorraad
Microsoft-aandelen (MSFT) zijn een technische kolos van $ 2 biljoen die zich bezighoudt met verschillende gebieden, waaronder kwantumcomputing. Het Azure Quantum-platform van Microsoft biedt bedrijven toegang tot kwantumtechnologie.
#5. anderen
Financiële dienstverleners zoals JPMorgan Chase en Visa zijn geïnteresseerd in kwantumcomputing en aanverwante technologie.
Kwantumcomputer versus klassieke computer
In vergelijking met conventionele computers hebben kwantumcomputers een meer fundamentele structuur. Ze missen geheugen en een processor. Een kwantumcomputer is niets anders dan een verzameling supergeleidende qubits. Informatie wordt anders verwerkt door kwantum- en conventionele computers.
Qubits worden gebruikt in kwantumcomputers om multidimensionale kwantumalgoritmen uit te voeren. Naarmate qubits worden toegevoegd, groeit hun verwerkingscapaciteit exponentieel. Een traditionele processor gebruikt bits om meerdere programma's uit te voeren. Naarmate er extra bits worden toegevoegd, neemt hun kracht lineair toe. Traditionele computers hebben beduidend minder rekenkracht. Klassieke computers zijn ideaal voor gewoon werk omdat ze foutloos zijn. Kwantumcomputers zijn het meest geschikt voor taken op een hoger niveau.
Klassieke computers hebben geen speciaal onderhoud nodig. Om oververhitting te voorkomen, kunnen ze een eenvoudige interne ventilator gebruiken. Kwantumprocessors moeten worden geïsoleerd van zelfs de kleinste trillingen en buitengewoon koel worden gehouden.
Hoe kun je aan de slag met Quantum Computing?
Als je wilt experimenteren met quantumcomputing, kun je beginnen met een quantumhardware-emulator op je lokale systeem. Emulators zijn stukjes software die kwantumfenomenen simuleren op een conventionele computer. Ze zijn ook voorspelbaar en maken de observatie van kwantumtoestanden mogelijk. Ze kunnen worden gebruikt om algoritmen te testen voordat er tijd in kwantumhardware wordt geïnvesteerd. Ze kunnen echter geen echt kwantumgedrag reproduceren.
Wat doet Quantum Computing eigenlijk?
Quantumcomputing gebruikt kwantumtheorie om wiskundige problemen op te lossen en kwantummodellen uit te voeren. Het wordt gebruikt om kwantumsystemen zoals fotosynthese, supergeleiding en complexe moleculaire formaties te modelleren.
Bestaan er nu kwantumcomputers?
Deze superkrachtige gadgets zijn een veelbesproken opkomende technologie die profiteert van de functies van de kwantumfysica. In november vorig jaar kondigde IBM Osprey aan, een nieuwe 433 qubit-processor die drie keer krachtiger is dan zijn voorganger, die pas in 2021 werd gebouwd.
Hoe realistisch is quantumcomputing?
Kwantumcomputing is zeker echt, maar het is misschien niet alles waar het om draait. Er zijn nog steeds veel limieten, maar naarmate er nieuwe technologieën opduiken om kwantumcomputing te verbeteren, nemen ook de toepassingen ervan in verschillende sectoren toe.
Welke problemen kan een kwantumcomputer oplossen?
Complexe problemen die momenteel vele jaren in beslag nemen om op de krachtigste supercomputer op te lossen, kunnen mogelijk binnen enkele seconden worden opgelost. Toekomstige kwantumcomputers kunnen voorheen onvoorstelbare horizonten in wiskunde en wetenschap ontsluiten, en helpen bij het oplossen van existentiële problemen zoals klimaatverandering en voedselzekerheid.
Hoe ver zijn we verwijderd van Quantum Computing?
In beperkte vorm is quantum computing al beschikbaar. Het is echter mogelijk dat het in de komende vijf tot tien jaar mainstream wordt, vergelijkbaar met hoe traditionele computers zich in de jaren zeventig en tachtig verspreidden van laboratoria en grote ondernemingen naar bedrijven van elke omvang, evenals naar huizen.
The Bottom Line
Quantumcomputing is niet hetzelfde als traditionele computing. Het maakt gebruik van qubits, die zowel 1 als 0 kunnen zijn. Bits in traditionele computers kunnen alleen 1 of 0 zijn. Als gevolg hiervan is quantum computing aanzienlijk sneller en krachtiger geworden. Het zal naar verwachting worden gebruikt om een breed scala aan buitengewoon complexe en waardevolle taken aan te pakken. Hoewel het op dit moment beperkingen heeft, zal het door veel krachtige bedrijven in een breed scala van industrieën aan het werk worden gezet.
Gerelateerde artikelen
- MANAGEMENTTHORIEËN: verschillende soorten managementtheorieën op de werkplek
- THEORIEËN VAN MANAGEMENT: Concepten en de belangrijkste managementtheorieën op de werkplek
- CLOUD COMPUTING: definitie, typen, voordelen, nadelen en PDF (gedetailleerde gids voor 2023)
- CLOUD ENGINEER: definitie, taken, banen, salaris en hoe je er een wordt
- Wanneer vliegtickets kopen 2023: beste eenvoudige gids
Referenties
