Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , 72 reacties
Bron: Michigan University, submitter: Gordijnstok

Een groep onderzoekers van de universiteit van Michigan is erin geslaagd de eerste quantumcomputerchip te maken die in principe in serie zou kunnen worden geproduceerd, waarmee de realisatie van de quantumcomputer weer een stapje dichterbij komt. Door de speciale eigenschappen van de quantummechanica is een quantumcomputer in staat bepaalde problemen, zoals het kraken van codes, veel sneller op te lossen dan met een conventionele computer ooit mogelijk zou zijn.

Quantum computing qubitsHet meeste onderzoek naar het gebruik van quantummechanica in computers richt zich momenteel op het gebruik van losse atomen om er quantumbits, ook qubits genoemd, in op te slaan. Ieder qubit kan een 0 of een 1 bevatten, maar ook een 0 en een 1 tegelijk. Om qubits te maken is het nodig elektrisch geladen atomen, zogenaamde ionen, geheel te isoleren van de buitenwereld in 'ionenvallen'. Hoe een computer met qubits moet worden geprogrammeerd is al bekend; het probleem is het maken van genoeg ionenvallen. Voor een bruikbare computer zijn er honderdduizenden of zelfs miljoenen nodig, terwijl de onderzoekers nog niet verder zijn gekomen dan een paar stuks die met veel moeite met de hand gemaakt werden.

Ook het prototype van de universiteit van Michigan is het resultaat van langdurig handwerk en bevat slechts één ionenval. Het nieuwe is dat deze chip is gemaakt met dezelfde technologie als conventionele chips. Hierdoor wordt het in principe mogelijk honderden of duizenden ionenvallen op een chip aan te brengen, en zouden de quantumchips goedkoop in grote hoeveelheden geproduceerd kunnen worden. Overigens gaat het hier alleen nog maar om een prototype. Voordat quantumchips daadwerkelijk in massa kunnen worden geproduceerd zal nog veel onderzoek nodig zijn. Een werkende quantumcomputer zal dan ook nog vele jaren op zich laten wachten.

Quantumchip
Het prototype van de quantumcomputerchip
Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (72)

In het originele artikel staat dat ieder qubit een 0 of een 1 kan bevatten, maar ook een 0 en een 1 tegelijk.

Het ligt eigenlijk iets genuanceerder. Het zou namelijk moeten zijn: een qubit kan zich gedragen als een 0, als een 1, maar zich ook in een superpositie van die twee bevinden. Het qubit bevind zich dan als het ware in zowel de 0 als de 1 positie tegelijk.

Denk hierbij aan een getal met een reeel en een complex deel.
Dat verhaal van de superpositie is inderdaad een goede aanvulling. De vergelijking met een complex getal snap ik even niet.

Je wou zeggen, i is 1 op de complexe as en tegelijk 0 op de reële as?

Zover ik weet gaat het bij qubits om een kansverdeling. Je kan een qubit zo "instellen" dat hij in 50% van de gevallen als 0 wordt uitgelezen en in 50% van de gevallen als 1.

[edit]Kijk, Thin Lizzy, dat is mooie uitleg, +1 informatief van mij als dat nog kon ;) (Je moet alleen nog even een 1 naar een 0 veranderen halverwege)
Je hebt natuurlijk helemaal gelijk.
Waar ik op doelde was dat een bit eigenlijk een vector is (net zoals een complex getal een vector is). De vector die het bit 0 voorstelt (bijvoorbeeld (0,1)) staat dan loodrecht op de vector die het bit 1 voorstelt (bijvoorbeeld (1,0)).

Een quantumstate is dan:

a * "de vector die 0 voorstelt" + b * "de vector die 1 voorstelt" = vector(a, b)

Er geldt: |a|^2 + |b|^2 = 1 (a en b zijn natuurlijk complex)

Nu jou verhaal:
Omdat alle mogelijke kansen moeten optellen tot 1 volgt hieruit direct de bovenstaande conditie. De coëfficienten a en b zelf worden aangeduid als probability amplitudes.

:9~ nerd_mode := off
ok. tot zo ver snap ik het een beetje. Alleen als zo'n qubit op 2 assen kan bevinden dan heb je toch 4 mogelijkheden.
(0,1) wat gelezen wordt als een nul(1,0) wat gelezen wordt als een 1 en (1,1) wat een nul en een 1 oplevert.
maar dan is er nog (0,0). Kan de qubit zich daar niet in bevinden of is de indeling van assen een voorbeeld om het duidelijker te maken?
Ik wil graag even reageren op Ackermans1973, het feit dat niemand uitleg geeft over quantummechanica heeft niet zozeer te maken met het feit dat iedereen het snapt maar het voor zichzelf wilt houden, maar goed....

In tegenstelling tot de klassieke mechanica (van Newton), waar deeltjes voorgesteld worden als een punt met een vaste massa en de toestand van het deeltje wordt bepaald door zijn positie en snelheid, zegt de quantummechanica iets anders. Deze gaat ervan uit dat de toestand van een systeem, in dit geval een deeltje, wordt beschreven door een golffunctie, en de toegestane toestanden en hun dynamica corresponderen dan met oplossingen van de Schrödinger-vergelijking voor de golffunctie.

Er is meer over te vertellen, maar aangezien ik geen natuurkundige ben en ook niet de indruk wil wekken dat ik er veel van begrijp verwijs ik graag door naar het boekje "De Natuurwetten" van Sander Bais (isbn: 90 5356 714 3)
Die Sander Bais is idd een goeie. Ik heb college van hem gehad en hij legt in 1 college relativiteitstheorie uit!
gelijk besteld dan maar, thanks voor de tip en misschien dat ik het nog ga snappen.
De boekjes van John Gribbin zijn ook aardig, hij legt het goed uit, tezamen met wat historische feitjes en achtergrond, en het leest makkelijk weg.

In Search of Schrodinger's Cat: Quantum Physics And Reality (ISBN: 0553342533)
Schrodinger's Kittens and the Search for Reality : Solving the Quantum Mysteries (ISBN: 0316328197)

Hij heeft overigens heel veel interessantje boeken geschreven over natuurkunde, zoals zwarte gaten, tijd, relativiteitstheorie, superstringtheorie, etc.
Hier heb je een heel mooi punt! Door gebruik te maken van de effecten die beschreven worden door de quantummechanica, introduceer je een totaal nieuw probleem: de oplossingen van de Schrödingervergelijkingen leveren namelijk een "kans" op. Er is niet met zekerheid te zeggen of dat deeltje ook echt op die plek is. Dit is op te lossen door met redundatie te gaan werken, maar dit levert weer uitdagingen op wat betreft het ontwerpen van systemen.
De quantumcomputer werkt nu juist omdat we met deze kans werken. In principe heeft de computer al het antwoord, het zit alleen 'verstopt' tussen alle andere verkeerde antwoorden. De moeilijkheid is een algoritme maken wat dit goeie antwoord er uit vist zonder ieder afzonderlijke uitkomst na te gaan (waardoor het voordeel van de quantumcomputer natuurlijk verloren zou gaan). Voor factorisering blijkt zo'n algoritme te bestaan en voor veel andere zaken is bewezen dat zo'n algoritme onmogelijk is. Factorisering is belangrijk bij coderingen en daarom wordt de quantumcomputer vooral als code-breaker gezien.
Stel je simpelweg een computer voor die vrijwel iedere huidige code op aarde breekt. De uiteindelijke toepassingen van die kracht zullen op den duur wel duidelijk worden hopelijk.
Wat moet ik me nou bij een ionenval voorstellen. Een doosje met een stokje eronder. Als er een ion onder gaat zitten wordt het stokje eronder vandaan getrokken en zit de ion gevangen?
zie het door jullie zoveel aangehaalde wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Ion_trap
http://en.wikipedia.org/wiki/Quadrupole_ion_trap

@reggy: als je het gelezen hebt zie je dat Ion trap daar ook blijkbaar de afkorting van is ... wou beetje volledig zijn.
@plastronneke:

Beetje jammer dat je de Quadrupole ion trap er bij zet, daar deze hier helemaal niets mee te maken heeft.

De Quadrupole ion trap is een apparaat wat gebruik wordt in a massa spectrometers om de gewicht/lading ratio van ionen uit te rekenen. Dit maakt het mogelijk om met een Massaspectrometer onbekende stoffen die willekeurig (per molecuul wel altijd het zelfde) in ionen opgedeeld worden te kunnen identificeren.

Ik denk echterr dat ze hier met een ion trap een relatief groot molecuul bedoelen waarin een bepaald metaal ion 'opgesloten' zit.

maw, de Ion trap en Quadrupole Ion Trap hebben er hier niets mee te maken.
Volgens mij is dat een structuur waarin een ion kan worden gevangen, zodat hij gedurende langere tijd zijn informatie vast kan houden.
Ionen zijn gek op kaas :9
maar zich ook in een superpositie van die twee bevinden. Het qubit bevind zich dan als het ware in zowel de 0 als de 1 positie tegelijk

@ thin lizzy

Als je die deeltjes superponeerd, hoe kan je die dan ooit weer los van elkaar uitlezen?
misschien een gekke redeninging maar heb je dan niet eigenlijk gewooon bits van x y en z (x = 0 | y = 1 | z = 0+1).
in dat geval krijg je dus strax dat een processor kan rekenen in veelvouden van 3 ipv 2 - en dus veel meer mogelijkheiden krijg op lagere clocksnelheiden. -

of maak ik hier een essentiele denkfout????
Je bent er bijna...
Bij de binaire computers heb je de "states" 0 en 1, dat is alles.
Bij een quantum computer zijn de states alle mogelijke waarden tussen 0 en 1 Dat zijn er dus oneindig veel.
Om jou zin te herformuleren krijg je dan:

In dat geval krijg je dus strax dat een processor kan rekenen in veelvouden van oneindig ipv 2 - en dus veel meer mogelijkheiden* krijg op lagere clocksnelheiden. -

* :-) heel veel meer
Begrijp ik hiernee goed dat dit een GEHELE omslag zal worden van de basis waarmee een computer kan rekenen.
En dat hiermee de basis "ASSEMBLY" taal voor alle huidige computers rigoreus moet worden aangepast om een dergelijke manier van rekenen te kunnen ondersteunen?
of maak ik hier een essentiele denkfout?
ja, in quantum computing heb je ook maar 2 uitleesbare states, namelijk 0 en 1. Het punt is alleen (door de regels van quantumfysica, die gebaseerd zijn op hoe ons heelal "vermoedelijk" in elkaar zit) dat je, voor je gelezen hebt, niet weet in welke staat een qubit zich bevindt. Sterker nog, er wordt gezegd dat de qubit zich in beide staten tegelijk bevindt, en pas een 0 of 1 aanneemt op het moment dat jij de waarde uitleest (en zo'n uitlezing laat de qubit bovendien weer in een ongedefinieerde staat achter).

De staat die hij aanneemt is niet geheel willekeurig. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om een functie f(x) = 3*x te definieren, waardoor een set qubits (bijv. 32 voor een 32-bits integer) alle mogelijke antwoorden van die formule representeren, omdat ze zich nog in een superstaat bevinden. Pas op het moment dat jij een waarde uitleest voor een bepaalde x, zullen de qubits de staat aannemen die horen bij de uitkomst van 3*x. De berekening is echter wel al gebeurd vóór je de waarde uitleest, en dat is tevens de reden waarom een quantum computer zoveel maal sneller kan zijn dan een conventionele computer.

De werkelijkheid zit overigens iets ingewikkelder in elkaar dan ik hier schrijf, maar het gaat om het idee :)
Wanneer een qubit gemeten wordt, ongeacht in welke state deze zich bevindt, wordt altijd hetzij een 0, hetzij een 1 gemeten. De kans echter, welke van de twee gemeten wordt, wordt voor de 0-state en 1-state respectievelijk weergegeven door de waardes van |a|^2 en |b|^2 (zie andere post).

Beantwoord dit je vraag?
Aangezien die ionen geladen zijn, zal het ongetwijfeld gevangen worden met behulp van een EM-veld.
En ik gok dat je de "E" zomaar kunt weglaten. :)
Nee niet persé, aangezien ionen ook versneld kunnen worden met een elektrisch veld (en dus ook vertraagd)
Oei er is blijkbaar iemand die gisteren te veel gedronken heeft en dat nu ff op die arme tweakertjes komt afreageren. :)

Het nieuwsbericht staat er maar net man, denk je echt dat elke tweaker dat dan na een uurtje heeft gelezen? Verder is jou reactie dus echt wel totaal overbodig (net als de mijne nu trouwens, maar je zal me niet horen klagen over de waardering van dit bericht).
Tja, de eerste transistor was ook groot:

http://www.techfak.uni-ki...ustr/first_transistor.jpg

Ik weet niet in hoeverre dit te vergelijken is, maar het kan denk ik wel ineens heel snel gaan. En als je naar de eerste transistor kijkt hoe groot die is, daar lijkt het op dat je die zelfs als amateur wel in elkaar zou kunnen hebben geknutseld, bij wijze van spreken.
Je vergelijking klopt niet, een qubit bestaat nu en in de toekomst uit één atoom. Kleiner zal het nooit worden, alleen moet het productieproces in de toekomst hogere en stabielere yields halen.
De qubit zelf kan dan wel 1 atoom zijn, maar er zal vast wel een hele hoop 'zooi' omheen nodig zijn om 'm te isoleren (de val), uit te lezen etcetera. Het gaat om de totale afmetingen.
Ik weet niet in hoeverre dit te vergelijken is, maar het kan denk ik wel ineens heel snel gaan
Je zou haast denken dat ze met de eerste quantumcomputer die ze bouwen een berekening doen hoe ze de volgende in serie kunnen gaan bouwen :+
Is wel leuk dat in de toekomst zulke snelle processors mogelijk zijn. vooral met het kraken van codes. hoeveel bits diep en hoeveel characters groot moeten de codes worden straks ? leuk als een gewone crimineel zoiets kan kopen en weet ik veel wat voor een code kan kraken zo.

verder een mooie ontwikkeling. je kan het misschien als trinair tellen beschouwen.. ?
Nog veel mooier het is oneindig-nair tellen. Een bit kan alle waarden tussen 0 en 1 aannemen.

Het truukje van een quantumcomputer is dat hij een beetje van de complexiteit van een stukje software (lees kraak software) afsnoept. Wat eerst exponentieel veel tijd kost ten op zichte van de invoer (bv een sleutel) kost nu (waarschijnlijk) polynomiaale tijd ten op zichte van de invoer.

En zoals je weet stijgt de grafiek van een polynoom (bv x^2) minder hard dan een grafiek van een exponentieele functie.

Dus je krijgt een grafiek met op de x-as invoer (bv mogelijk aantal sleutels) en op de y-as de tijd die het kost om te kraken.
Is exponentieel niet juist iets als x^2?
Bij f: y = x^2 is de 2 inderdaad de exponent van x, maar men bedoelt met een exponentiele functie iets in de vorm van: f: y = 2^x
Houd er wel rekening mee dat het wel een stuk sneller is maar nog niet in polynomiale tijd. Voor een quantum processor geld p = np niet
hoe meer marnieren er komen om te kraken hoe meer nieuwe versleutel marnieren er zullen komen.

de technieken groeien altijd met elkaar mee
Een goed voorbeeld over die 1 of 0 is het voorbeeld met de quantum kat. (volgend de nrc een paar jaar terug)
Je hangt een hamer op boven een buisje met een 1 of andere giftig gas. het draadje waarmee de hamer vast zit is van een onstable stof. dus je weet niet wanneer de hamer valt.
als je er een kat naast zet en er een doos overheen zet.
zie je niet of de hamer is gevallen en of de kat nog leeft.

voor de rest van de wereld kan je die kat nu zowel levend als dood beschouwen.

onbeperkt aantal waardes tussen 0 en 1 is analoog deze "computers" waren tijdens de 2de wereldoorlog al op slagschepen aan wezig. om wind snelheid en afstand tot doel op te nemen in het richten.
hoe groot was die vis die je zo juist gevangen hebt?
digitaal) visser: 35 centimeter.
analoog: visser geeft met zijn handen de maat van de vis aan.
zoals het kraken van codes
Leuk voor de NSA/CIA/FBI/... maar de meeste thuis gebruikers/tweakers hoeven geen codes te kraken. Welke taken kunnen deze computers nou sneller dan de huidige?
Quantumcomputers zijn goed in het uitvoeren van taken die goed geparalelliseerd kunnen worden.
Games zitten vol met dat soort dingen:
AI (individueel denkende agents), Collision detection (ieder mogelijke objectcombinatie), physics, pixel- en vertexshaders en nog meer.
Nou, volgens mij is het nog wel wat specifieker dan dat. Het is wel een voorwaarde dat het geparallelliseerd kan worden, maar daarmee ben je er nog niet.

Bij collision detection zie ik bijvoorbeeld wel mogelijkheden, maar bij shaders niet.
Pixel shaders... alle mogelijke pixels tegelijk berekenen. Ik snap hoe je zou denken dat dat parallelliseerbaar is, maar dit is meer iets van concurrency, en ik denk niet dat quantum computing dat oplost.
@RJ
640kb ought to be enough for anyone.
-Bill Gates
Stupido.

Zoek het eens na. Gates heeft dat nooit gezegd, sterker nog, NIEMAND heeft dat ooit gezegd.

Net zoals dat fabeltje dat IBM gezegd zou hebben dat er maar een X-aantal PC's nodig zou zijn op de hele wereld, waarbij X<10 is.

Het zijn urban myths, volledig onwaar maar iedereen gelooft dat het zo is, en iedereen gooit ze te pas en te onpas rond.

En zoals het hier is, altijd te onpas.
Tsjonge jij hebt een goed humeur vandaag. Je doet zelf ook beweringen maar zonder bronvermelding, redelijk overbodig dus.

Bij mijn weten ontkent Gates de beruchte opmerking maar dat wil niet zeggen dat hij hem nooit gemaakt heeft.
Dat was het ook tot Windows op de markt kwam.
Het kraken van codes lijkt misschien een beetje op Video/audio encodering? Met 64 bits heb je daar ook al voordeel aan dan zal je met quantumchips ook wel voordeel halen.

Volgens mij gaat het kraken van codes op 64 bit systeem ook al sneller...
Het zou een mooie oplossing zijn voor de problemen waar chipbakkers nu tegen aan lopen. Het verkleinen van transisorren wordt steeds moeilijker en de warmte die erbij vrij komt te veel om makkelijk af te voeren (daarom ook de dusl cores :P )

Ik ben benieuw hoe ver de stand van zaken is als we over 2 jaar weer kijken en of de technologie dan nog steeds in staat is om met de dan huidige technieken de concureren


Krijgen we een MWQE
Microsoft Vista Quantum Edition :+
Die W slaat dan natuurlijk op de superpositie van twee V's.
krijgen we dan geen duel core met een "gewone core" en een quantum core?
Door de speciale eigenschappen van de quantummechanica is een quantumcomputer in staat bepaalde problemen, zoals het kraken van codes, veel sneller op te lossen dan met een conventionele computer ooit mogelijk zou zijn.
Ik zie dit niet als een vooruitgang?

Dit zou criminelen dus alleen amar meer snelheid geven om bijvoorbeeld een code te kraken. Of zie ik nu iets belangrijks over het hoofd. Want uit dit stukje haal ik dat er niet uit.
Is het dan niet mogelijk om met het zelfde gemak een code te maken die wel moeilijk te kraken is?
Diezelfde quantum wereld lost dit probleem op. Omdat entangled quantums een random zijn die op maar 2 plekken het zelfde is heb je perfecte encyptie.
ik heb gehoord dat op een klassieke computer het rsa-encryptie slechts kan gekraakt worden in een tijd die exponentieel is in functie van hoeveelheid bits van de encryptie, terwijl een kwantumcomputer het in een x^3 tijd zou kunnen doen.
Vergelijkiing tussen een normale processor en een quantum processor:
Stel jezelf een lange gang voor met een miljoen deuren (a la the matrix). Achter 1 van deze deuren ligt een bal.
Een normale processor zal eerst deur 1 openen en kuijken of daar de bal ligt, zoniet gaat ie door naar de volgende, totdat ie de bal gevonden heeft.
Een quantum processor opent alle deuren tegelijk en wijst meteen aan waar de bal ligt.
Das pas efficient :Y)
Ik had juist begrepen dat ie ze niet allemaal tegelijk opent, maar deuren waar, op basis van een algoritme, hij denkt dat naar alle waarschijnlijkheid de bal zit (dus gericht deuren openen i.p.v. systematisch)
Tja als dat zo is dan heb je er nog weinig aan want tja de kans dat je de goede deur open trekt blijft dan net zo groot.

Wat ik er uit begrijp is dat je nu 4 deuren tegelijk kan open trekken ipv 1 voor 1 dat schiet op je kan bijv aan het begin aan het eind en 2 in het midden laten zoeken.

Wat trouwens wel leuk is, is dat je hiermee de huidige versleutelling sneller kan oplossen, maar denk er aan dat je met qubit gaat versleutellen, daarmee kan je de versleuteling zelf ook naar een hoger niveau nemen waardoor je dus uiteindelijk weer bij hetzelfde uit komt.:Y)

Maar wat als je niet 2 maar 3 tegelijk vangt? Dan kan je nog meer tegelijk doen. En dan wordt het pas echt interesant voor 3D berekeningen wand je kan dan je coordinaten op 1 positie kwijt! B-)
iemand ooit van matrixberekeningen gehoord?

Nu rekenen we met enkele regels, een voor een lopen ze door de klok (cpu) heen.

Een kwantumcomputer zet berekeningen in drie dimensionale ruimten/matrices ipv in twee dimensies, (rechtlijnig... ) dat is de huidige processor.

Als je wat van matrix berekeningen weet en toepassingen daarvan is het allemaal prima te begrijpen.

Ik kan het in deze editor slecht visueel maken |:(


ps. De berekeningen nemen altijd tijd in beslag. Echter nu in een andere dimensie, voor een huidig tijdseenheid T kunnen nu T^1 berekeingen maken en met een kwantum pc x^T
en x hangt dan van je configuratie af... Voorlopig is x 2

leuk he!!
In het echt is het zelfs nog vager. Hij "doet" alsof hij alle deuren opend. Op het moment dat hij ziet dat de goede deur opend is dat de echte geopende deur.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Apple iOS 10 Google Pixel Apple iPhone 7 Sony PlayStation VR AMD Radeon RX 480 4GB Battlefield 1 Google Android Nougat Watch Dogs 2

© 1998 - 2016 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Carsom.nl de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True