Universiteit van Michigan werkt aan quantumcomputer

De toekomst waarbij wij gebruik maken van een quantumcomputer komt steeds dichterbij. Nadat er eerst al gegevens gecodeerd kon worden opgeslagen, hebben onderzoekers van de faculteit Optical Coherent and Ultrafast Science (FOCUS) en de faculteit Natuurwetenschappen aan de Michigan University waarschijnlijk ook een grote stap in de richting ervan gezet. Het is hun namelijk gelukt om individuele atomen van verschillende kernen apart van elkaar te koelen met behulp van een laser. Met apart gescheiden atomen is er een reeële mogelijkheid om de complexe quantumsystemen te controleren en deze in de hand te houden.

In hun experiment hebben de onderzoekers gebruik gemaakt van elektrische velden om een kristal van precies twee cadmium atomen met verschillende isotoopwaardes in bedwang te houden in een zogenaamde atoomval. Zij zijn hierdoor in staat geweest om een enkele cadmiumatoom (isotoopwaarde 112) af te koelen tot 0,001 graden Celsius boven het absolute nulpunt, door het naburige cadmiumatoom (isotoopwaarde 114) te bestralen met een laser. Via de laserbestraling worden ongewenste bewegingen voorkomen in het kristal, zonder dat gekoelde atoom gewijzigd wordt.

Doordat er geen ongewenste neveneffecten zijn, kunnen de onderzoekers aan de volgende stap denken - een gekoppelde quantum aangedreven machine. De koppeling van de quantumatomen wil men bereiken met behulp van radiografische en elektrische velden de voltages van de atoomvallen te veranderen. Hierdoor zullen de atomen in een atoomval vast komen te zitten of zich verplaatsen naar een andere val. Zo kan men de verschillende vallen met elkaar combineren, om zo complexe structuren te vervaardigen.

"This is a realistic architecture for quantum computation that is scalable to large numbers of qubits," the authors conclude. "In contrast to other proposals, all quantum state manipulations necessary for our scheme have already been experimentally tested with small numbers of atoms, and the scaling up to large numbers of qubits looks straightforward."

Verwijderd vindt dat wij dit veel beter onder woorden kunnen brengen, vandaar zijn submit

Reacties (70)

[lankras]

Geweldig! Kan ik dadelijk alle algoritmes die ik heb geleerd voor kortste-pad-problemen enzo weer over boord zetten.

Voor de geinteresseerden: een quantumcomputer verschilt van onze huidige computers doordat er niet gewerkt wordt met bits (0 en 1), maar met samengestelde toestanden. 1/2 is dus ook mogelijk maar ook alle andere toestanden tussen 0 en 1 in. (voor de puriteinen: jaja, ik weet dat het wat kort door de bocht is!).

Dat vergt een heel andere manier van denken en programmeren, aangezien "if then else" statements een verspilling zijn van de mogelijkheden van een quantumcomputer

Je kan namelijk dankzij die samengestelde toestanden enorm veel meer mogelijkheden tegelijk aftasten, wanneer het om het doorrekenen van notoir lastige problemen gaat, zoals kortste-pad probleem, " handelsreizigersprobleem", priemgetallen vinden etc. M.a.w. de hele binaire logica kan op de fles....

Eenvoudige en goede uitleg en meer boeiende links vind je op http://www.howstuffworks.com/question475.htm

edit 1: ff erbij gezet waarom ik mijn ouwe trouwe algoritmes de deur uit kan doen.

edit 2: antwoord op Bredend: precies de vraag hoe je optimaal van de mogelijkheden van een quantumcomputer gebruik kunt maken is een van de punten van onderzoek. Ik weet het dus ook niet

edit 3: link voor mensen die nog meer willen weten.

[Verwijderd]

als je op deze manier priemgetallen etc snel kan vinden vallen gelijk ook alle crypto systemen in elkaar

[BurningSheep]

Klopt maar quantum computing biedt ook de mogelijkheid tot weer veel betere encryptie in de vorm van quantum key distribution. Hierbij word op dus danige manier gebruik gemaakt van de eigenschappen van quantum computing dat de communicatie volledig beveiligd is, nadeel is dat het niet werkt over te lange afstanden omdat het gebruik maakt van fotonen door optische kabels en het signaal uiteraard niet kan worden versterkt.

[Komputilo]

wel grappig, in de uitleg staat dat het onwaarschijnlijk is dat we ooit quantum computers op onze bureautjes zullen krijgen.
Ik denk dat we er tegen die tijd wel heel anders over denken. (Denk bijvoorbeeld 's aan virtuele werelden en videospellen met viritual reality).

[Aetje]

Wellicht niet op bureaus... Maar een enorme terminal server is zeer zeker mogelijk met dat soort rekenkracht...

[Munters]

Denk maar niet dat dat soort machines gewone programma's kunnen draaien.

Je moet meer denken aan een aantal heel specialistische functies (eenvoudige gestapelde bewerkingen op gigantische gegevens).

Waarschijnlijk te programmeren in een functionele taal.

[Verwijderd]

Er is al een perl module geschreven voor quantum berekeningen, dat kan omdat de theorie er allemaal al is. nu de compters nog, alhoewel ik het nog steeds betwijfel of er ooit een stabiele quantumcomputer gemaakt kan worden (ik ben eenmaal pessimistisch)

[bredend]

Hoe zou men dan moeten programmeren? Volgens mij is alles op basis van If_then_else. btje vaag, kbegrijp het niet zo goed. Maar wel leuk natuurlijk!

[bamboe]

Geeft niet joh,
dat lost de nieuwegeneratie wel op voor ons.

(wij commodore 64, zij Pentium 2GH...)
(man i'm born to early put met back!!!...)

[JSK]

Volgens mij is alles op basis van If_then_else

Dat is een van de dingen die quantum computers nu juist niet kunnen doen. Alle operaties in een quantum algorithme moeten unitair zijn, dwz. tijdsomkeerbaar; dit omdat de totale waarschijnlijkheidswaarde niet mag veranderen (het volgt ook direct uit de Schrodinger vergelijking). Het programmeren van een quantum computer, als die al ooit gemaakt kan worden met voldoende qubits, zodat enigzins nuttige berekeningen kunnen worden gedaan, is dus zeer moeilijk. Er zijn slechts enkele algorithmes bekent, waarvan de meest interessante die van Shor, die een product efficient kan factoriseren, en daarmee RSA codering in theorie snel kan kraken.

[Verwijderd]

Tegen de tijd dat ik hier iets van snap zijn Quantum pc's al weer in de aanbieding bij de Aldi

Wel intressant dit, maar misschien een idee om er een achtergrond link bij de plaatsen. Iets waar je meer info kunt vinden over dit onderwerp?

Het gaat in elk geval erg snel de goede kant op. Nu hopen dat het steeds sneller gaat.

[twooggy]

Het mooie van de huidige ontwikkleing in de techniek is dat steeds minder mensen er steeds meer van snappen, ofwel steeds meer mensen er steeds minder van snappen, dit verschijnsel heet volgens mij specialisatie en is hard nodig als je wilt blijven ontwikkelen.

Vroegers deed Edison een hele hoop verschillende uitvindingen, of Newton, of DaVinci (die van die PUCH uitlaten, of was dat LeoVinci ).

Tegenwoordig werkt dat niet meer omdat alles zo complex is, ik ben overigens van mening dat als je aandachtig het artikel doorleest je je er wel een voorstelling van kunt maken hoe het werkt, gebruik je fantasie, dat doen die onderzoekers ook.

[Florimon]

heb wel 's de theorie gelezen dat Leonardo da Vinci waarschijnlijk de laatste persoon in de geschiedenis is geweest, die nog in z'n eentje alle wetenschappelijke kennis van zijn tijdperk kon bevatten ...

[Verwijderd]

Datzelfde heb ik gehoord over Sir Isaac Newton. Het lijkt me ook iets waarschijnlijker dat Newton het was , want de stand van de officiele wetenschap (van de R.K. kerk dus) in Da Vinci ´s tijd was niet van hoogstaand niveau.

[Verwijderd]

Nee, volgens mij was dat Leibniz ;-)

[MaxxBass]

/off-topic
Ik kan het ook wel, maar ik heb er gewoon geen zin in.
/off-topic

[Verwijderd]

...0,001 graden Celsius boven het absolute nulpunt...

Theoretisch gezien is deze formulering correct aangezien Celsius en Kelvin dezelfde intervallen gebruiken, maar het is toch vrij vreemd.

Beter:
0,001 graden Kelvin
ongeveer -237,149 graden Celsius

(sorry maar zo wordt je nu eenmaal na een heel weekend Latijn te studeren)

[bamboe]

0.001 graden celsius boven het absolute nul punt is nog steeds geen 0.001 kelvin.
Daarbij geeft het wel een duidelijker beeld als je in graden rekend dan in kelvin.
(of weet jij uit je hoofd de omrekenings factor??)

[Verwijderd]

Completely off-topic, but:

Jawel hoor... 0,001 graden C(elcius) boven het absolute nulpunt is wel degelijk gelijk aan 0,001 K(elvin).
Een temperatuurveschil verschil van 1 graad C is namelijk gelijk aan een verschil van 1 K. Het verschil tussen de twee is dat 0 K gelijk is gesteld aan het absolute nulpunt (en dat is trouwens -273,15 graden C, typo T_insane1?) en dat C is afgeleid van het smeltpunt van water. Om precies te zijn, van het smeltpunt en het kookpunt van water, bij een druk van 1 atmosfeer (dacht ik). Het verschil tuseen die twee is gelijkgesteld aan 100 graden C.

Tot zover mijn gezeur...

[bamboe]

oke, ik neem mijn woorden terug, je hebt gelijk,

(zie link http://www.ecologiebibliotheek.nl/temperatuur.htm)

De temperatuur kan worden weergegeven in graden Celsius of in graden Kelvin.

Celsius
Anders Celsius (Uppsala 27 nov. 1701 – aldaar 25 april 1744) is een Zweeds natuurgeleerde, sinds 1730 hoogleraar in de astronomie in Uppsala, waar hij in 1740 een sterrenwacht oprichtte. Hij maakte vele studiereizen, o.a. voor het verrichten van geofysische metingen. In 1742 voerde hij een temperatuurschaal in met het kookpunt van water bij 0° en het vriespunt bij 100°; in 1749 keerde zijn opvolger Martin Stromer (1707–1770) de schaal van Celsius om. Het symbool van graden Celsius is°C en is de meeteenheid van het temperatuurverschil en maakt deel uit van het Internationaal Stelsel van Eenheden (SI).

Kelvin
Lord Kelvin (Belfast 26 juni 1824 – Netherhall 17 dec. 1907) is Brits wis- en natuurkundige en uitvinder, was van 1846 tot 1899 hoogleraar in de natuurkunde te Glasgow. Tot 1967 sprak men van ‘graad Kelvin’ met het symbool °K en na 1967 sprak men van graden Celsius. Het symbool van Kelvin maakt ook deel uit van het Internationaal Stelsel van Eenheden (SI).

Het verschil tussen Celsius en Kelvin
Het verschil tussen Celsius en Kelvin is dat als Celsius 0 graden is dan is Kelvin - 273 graden.

[blobber]

welke omrekeningsfactor?

[jp]

STerker nog... 0,001 Kelvin.
Kelvin werkt niet met graden.

[lckarssen]

Zo, zo, T_insane1, dat maak je niet vaak mee, mensen die zich met èn alfa èn met beta vakken bezig houden en dan ook nog zinnige dingen zeggen .
Ik hou wel van een beetje brede interesse.

[blobber]

Nog Beter:
0,001 Kelvin = ongeveer -273,149 graden Celsius

[Verwijderd]

interessant! Als dit zo doorgaat, komt er nog eens een tijd dat m'n pa een nieuwe PC wil kopen (hij is er van overtuigt dat hij pas een nieuwe gaat kopen als ze nu 30x zo snel zijn (als 400 mhz, dus 12 ghz )

Maargoed, "it's a small step for atomkind, but a large step for humanity!"

[0rbit]

Zeg maar tegen je vader dat hij een oerlewapper is want 30 keer zo snel wil niet zeggen dat de kloksnelheid 30 keer zo hoog is ! Kent hij het begrip IPC (instructions per clock) wel?

[QuarK]

offtopic:
Hoeveel 3DMarks2001 kan die P2-400(?) halen?
Een paar honderd, laten we zeggen 400.

Een PC met AthlonXP 2200+ en een vette GF4 4600 kan de 12000 3DMarks2001 wel halen.

12000 / 400 = 30 x zo snel

Voila... die PC heb je in de pocket!

[Verwijderd]

Ja inderdaad, je berekent de snelheid van een PC door middel van 3dMark.... dream on!
Zoals de naam, verassend genoeg, al zegt, meet je met 3dMark 3d performance.

Ik ben na aanschaf van mijn Ti4200 van 1800 naar 10200 marks gegaan. Is mijn pc nu meer dan 5x zo snel? Ik dacht het niet!

[Verwijderd]

Het lijkt allemaal nog erg futuristisch, maar ik denk dat het nog wel eens sneller zou kunnen gaan dan we denken.
Vooral de laatste jaren zien we doorbraak op doorbraak volgen als het gaat om quantum computing.

Ook dit lijkt op het eerste gezicht niet zo impressive, "twee deeltjes wel pff da's een rekenpower van nix" en dat "bij een temp van praktisch 0 Kelvin, lekker onwerkbaar". Echter, het zou wel eens zo kunnen zijn dat dit soort stukjes van de puzzel de boel in een stroomversnelling doen raken, er is immers potentieel een hoop geld mee gemoeid.

Voor wie meer wil weten; klik even door naar deze korte introductie over quantum computers. Voor iets meer diepgang lees deze turorial, of bezoek de website van qubit.

edit: fixxed link sorry boriz74

[Flauwekul]

Je link van qubit werkt niet

[Verwijderd]

De koppeling van de quantumatomen wil men bereiken met behulp van radiografische en elektrische velden de voltages van de atoomvallen te veranderen.

De laatste keer dat ik een college natuurkunde volgde bestonden er geen "radiografische" velden. Je hebt (op deze schaal) electrische velden en magnetische velden. Radio is een electromagnetische golf (een serie elkaar opwekkende electrische en magnetische velden).

[lckarssen]

De laatste keer dat ik een college natuurkunde volgde bestonden er geen "radiografische" velden

Op zich heb je helemaal gelijk, maar de fout zit 'm hier inde vertaling. 't Gaat namelijk om RF (radiofrequente) velden. Dat zijn dus electromagnetische velden, zoals jij ze noemt, alleen geven ze nu even aan in welk gebied de frequentie van die velden ligt.

[picobyte]

Hmmz, men gaat in dit stukje niet in op het feit dat de voor dergelijke experimenten gebruikte laserapparatuur nog behoorlijk groot is en daarbij behoorlijk stroom vreet.

Er zal dus allereerst een compacte kleine laser moeten worden uitgevonden die een vrijwel jitter vrije straal moet produceren ivbm het op de juiste momenten raken(afremmen) van de gebruikte atomen.
Alleen dat is al een behoorlijk groot probleem.
Afgezien nog van het feit dat voor een beetje leuke chip je al een paar miljoen atomen onafhankelijk van elkaar op hun plek moet gaan laseren.
Al met al moet er dus nog heel wat gebeuren voordat we kunnen QuantumQuaken

[lckarssen]

gebruikte laserapparatuur nog behoorlijk groot is

Da's niet perse zo. De lasers die ik gebruik om rubidium te koelen zijn gewoon diode lasers. Die heb je in je CD speler ook. Goed, ze zijn iets feller, maar een kastje van 5x5x10 cm met een laser diode kost je zo'n 100 Euro. Valt wel mee dus.
Het hangt er net vanaf welke golflengte (oftewel kleur) je nodig hebt. Voor natrium bijvoorbeeld heb je wel grotere lasers nodig, die bestaan meestal uit twee onderdelen. Elk zo'n 1,5 x 0.3 x 0.4 m. Dat is al wat lastiger, maar vooral omdat ze met vloeistof werken en dus wel eens alles onderspetteren.

[Verwijderd]

Zucht....

Ik ben waarschijnlijk al zo'n 500 jaar overleden vooraleer een normale sterveling een quantumcomputer op z'n bureau heeft.

Even serieus. Dat soort supercomputer zal toch enkel gebruikt worden door wetenschappers en voor militaire doeleinden om dood en verderf te zaaien.
Niets zal meer veilig zijn. Code kraken? Bah... een paar ns zal genoeg zijn. Ik krijg er kippevel van als ik eraan denk wat zo'n pc zou kunnen.
Ray Kurzweil (Time of Spiritual machines) zijn visie zou nog uitkomen ook. Brrrr....

Er zal na quantumcomputers niets nieuws meer zijn, omdat er toch niks kleiner is dan leptoquark, quarks en dat zwaartekracht deeltje... hoe heet dat weer? (vind dat nummer van N&T niet)

[Verwijderd]

Als reactie op Shinji Ikari,

natuurlijk zal deze technologie ook gebruikt worden om dood en verder te gaan zaaien. Om even een gooi te doen: Aan de ene kant berekent men in een paar dagen genetische oplossingen voor alle bekende ziektes, volgens dat DC-project wat zoekt naar een middel tegen kanker. (uitgaand van de voorgestelde gigantische kracht van quantum computing)
Aan de andere kant zal iemand misschien proberen om HIV te koppelen aan Ebola en het verkoudheidsvirus.

Maar zo gaat het al door de hele geschiedenis. Persoon A vindt dynamiet uit, persoon B denkt: handig, kan ik diepere gangen mee graven in bergen om dorpen met tunnels te verbinden, terwijl persoon C denkt: handig om de vijand mee op te blazen. Tegen de tijd dat deze (quantum computing) situatie zich op een zelfde manier keert tegen de mensheid als in het voorbeeld met de dynamiet leven jij en ik allang niet meer. En onze kinderen zullen een manier vinden om ermee om te gaan, want met oorlogen kunnen we dat tegenwoordig ook (enigszins althans...).

Ik denk dat je dit soort dingen gewoon aan moet moedigen, want ik denk dat het uiteindelijke resultaat positiever zal zijn dan zoals jij het ons hier wil laten geloven... Alles kan positief en negatief gebruikt worden, en hey, zo slecht zitten we er toch niet bij?

edit: typos...

[Codin the Coder]

... leven jij en ik allang niet meer ...

Nou ik weet het niet hoor Alien. Kurzweil zou best eens gelijk kunnen hebben met zijn Law of Accelerating Returns. Dat zou betekenen dat zijn Singularity ergens tussen 2040 en 2050 arriveert.

En als je dan ook nog erbij optelt dat er over een afzienbaar aantal jaren verjongingsdrugs zullen verschijnen (waarvan ik in elk geval al zeker weet dat ik ze tot me zal nemen), dan zouden wij nog best eens dat Q-computing tijdperk mee kunnen maken.

"Exponentiele groei" is hier het magische toverwoord.

En het gaat de laatste tijd al zo snel met technologische vooruitgang...

* 786562 Codin

Daarnaast, als ik terugkijk op de geschiedenis, duurt het voor een bepaalde technologie altijd niet meer dan enkele tientallen jaren voor hij volwassen is. Je kunt dus een bepaald patroon zien ontstaan bij dit soort zaken. Ik zie dus niet in waarom fullblown Q-computing nog eeuwen op zich laat wachten.

[lckarssen]

Deels heb je gelijk, het zal echt nog wel een tijd duren voordat de quantumcomputer er is.

Maar wat betreft

(...) omdat er toch niks kleiner is dan (...)

zal het wel meevallen. De laatste jaren is het niet meer zo druk op het gebied van nieuwe deeltjes in de subatomaire fysica, maar er is nog lang geen bewijs dat er niks kleiners is. We kunnen nog niet diep genoeg kijken om dat uit te sluiten.

Ennuh, dat zwaartekrachtsdeeltje is het graviton.

[Jit]

Dat codekraken in een paar ns kan nog best tegen gaan vallen dan. Quantumcomputer kunnen VZIW geen wonderen verrichten mbt het oplossen van NP-complete problemen en veel van de crypto-codes maken gebruik van eigenschappen uit het NP-compleet probleemgebied.

Alleen iets als RSA is onveilig dan omdat het op ontbinden in factoren is gebasseerd wat weer geen NP-compleet probleem is. Tijdens een cursus cryptografie 3 jaar geleden kregen we al dingen te horen over een algoritme voor een quantumcomputer dat in staat was om in korte tijd een groot getal in factoren te ontbinden.
Gaan we over een paar jaar allemaal over op bijv El-Gamal of RSA2 oid. Is echt niet de eerste keer dat zoiets gebeurd (DES -> 3DES -> AES bijv.)

* 786562 Jit

[Sorcerer8472]

Nu hebben we binair... Wat krijgen we dan? Als je verschillende staten van een atoom kunt gebruiken?

In Star Trek hebben ze quads... Een subatomair deeltje kon namelijk 4 staten hebben... Misschien dat iemand daar meer over kan vinden

[Jefrey Lijffijt]

Quantum-computers die met qubits werken zijn ook binair, daarom heten het ook qubits, alleen kun je een berekening uitvoeren die heel ingewikkeld is en toch in 1 clockcycle wordt opgelost.
Volgens mij is het probleem naast verval enzo dat het tijd kost om de qubits in superpositie te brengen, dus als ze eenmaal een cpu hiermee gaan bouwen is hij bijvoorbeeld 0.1 Hz, niet echt leuk voor een thuisgebruiker. Je zou dan hooguit 0.1 frame per seconde hebben, wat zelfs nog trager is dan het internet op een 56k lijn in de spits-uren.
Een gecombineerde digitale/qubit proc zou daarom veel interessanter zijn.

[Standeman]

Tja, maar quantum-computing staat misschien nog een heel klein beetje in de kinderschoenen.. of ben ik nu gek?

[blobber]

Star trek is fictie, dit is echt of geloof je ook dat alle aliens Lipsynchroon Engels vertaald worden in de toekomst

[Verwijderd]

Hmmm.... beeld je eens in wat voor AI er met zo'n computer gebouwd kan worden. Een neuraal netwerk van quantumcomputers

De mens zou nog dom lijken naast zo'n AI

[Codin the Coder]

Snelheid is niet het enige wat je nodig hebt om een goede AI te maken. De software moet er ook nog wezen.

Ga maar na: als je een hond ineens tweemaal zoveel rekenkracht geeft, gaat hij dan proza schrijven?

Zo rond 2023 zul je een processor kunnen kopen met evenveel rekenkracht als het menselijk brein, en als je dan ook nog een fijn AI-pakketje hebt om erop te draaien, dan zit je dus te kijken naar een hogere intelligentie op je bureautje.

In de realiteit ziet het er echter naar uit dat er eerst superieure rekenkracht komt (tov het menselijk brein) en pas daarna superieure software.


[edit]
Een slightly offtopic, edoch interessant linkje over superieure intelligentie:

http://www.kurzweilai.net/news/frame.html?main=news.html?id%3D1044

Da's ook een manier natuurlijk

[NkLs]

Volgens mij kan er nooit software geschreven worden die een computer slimmer maakt dan een mens, want die software wordt door mensen geschreven en bevat dus menselijke logica. Wat natuurlijk wel zou kunnen is dat de computer het sneller kan doen.

[Codin the Coder]

Dat zie jij heel goed. Maar je ziet een ding over het hoofd.

Mensen kunnen per definitie niet een intelligentie schrijven die slimmer is dan zij, omdat dat nu eenmaal niet in hun capaciteiten ligt.

Wat wel mogelijk is, is om een lerend systeem te maken. Een systeem met de intelligentie van een klein kind, bijvoorbeeld.

Implementeer dit systeem vervolgens in superieure hardware, en zie de intelligentie exploderen.

Het probleem met onze biologische opmaak is, dat er een limiet aan zit. Technologie daarentegen, is in grenzeloos uitbreidbaar. Een intelligentie die draait op toekomstige hardware, heeft een bandwijdte en rekensnelheid van biljarden keren hoger dan de menselijke hersenen.

De AI zal dan binnen afzienbare tijd een hogere intelligentie ontwikkelen.

[NkLs]

Ik denk niet dat ik zo'n systeem zou willen bouwen, want als je computer dan kuren krijgt?


Maaaaa, mijn computer is alweer bezig de wereld over aan het nemen.
Even de stekker uit het stopcontact