Kwantumcomputer geeft antwoord zonder te zoeken

Onderzoekers van de universiteit van Illinois zijn erin geslaagd om het resultaat van een algoritme te bepalen zonder het algoritme ooit te draaien. Dit lukte door kwantumberekeningen te combineren met een kwantumvraagstelling en gebruik te maken van een effect dat 'counterfactual computation' wordt genoemd. Een voorwaarde voor dit effect is dat een kwantumcomputer beschikbaar is die geprogrammeerd is om een berekening uit te voeren zodra deze wordt aangezet. Wanneer de mogelijkheid bestaat dat de computer de berekening al uitvoert, terwijl de computer in werkelijkheid de berekening niet heeft uitgevoerd, is het mogelijk dat het resultaat van een berekening bekend wordt zonder de berekening te starten. De wetenschappers ontwikkelden een optische kwantumcomputer om dit effect te demonstreren.

Kwantumondervraging, ook bekend onder de omschrijving 'meten zonder interactie', is een techniek waarbij gebruik gemaakt wordt van de eigenschap dat bijvoorbeeld fotonen zich soms gedragen als een golf en soms als een deeltje. Deze dualistische eigenschap wordt gebruikt om een bepaalde regio in een ruimte op te zoeken, zonder deze regio daadwerkelijk binnen te gaan. Door gebruik van een slimme opstelling van drie interferometers slaagde het team erin om met Grover's kwantumzoekalgoritme een database met vier elementen te doorzoeken. 'Door het foton in een superpositie van het zoekalgoritme draaien en niet-draaien te plaatsen, kregen we zelfs wanneer het foton het zoekalgoritme niet uitvoerde informatie over het antwoord', zegt Onur Hosten, hoofdauteur van het artikel over het onderzoek dat in Nature verschijnt. 'Tevens hebben we theoretisch aangetoond hoe het antwoord verkregen kan worden zonder het algoritme ooit te starten, door gebruikmaking van het 'chained Zeno'-effect'.

Door slim gebruik te maken van interferentie-eigenschappen en het opdelen van stralen, kunnen de onderzoekers elk foton in een superpositie plaatsen van het nemen van twee paden. Hoewel een foton meerdere posities tegelijk kan innemen, kan het maar op één plek tegelijk verschijnen. De verschijning bepaalt dan het pad en dat, op een erg vreemde manier, kan betekenen dat het zoekalgoritme niet gestart hoeft te worden. Kwiat, hoofd van het onderzoeksteam, zegt dat de mogelijkheid dat het algoritme zou kunnen starten, op een bepaalde manier voorkomt dat het algoritme start. 'Dit is het hart van kwantumvraagstellingschema's, en kwantummechanica wordt voor mijzelf niet veel mysterieuzer dan dit'. Hoewel de optische kwantumcomputer van de onderzoekers niet opgeschaald kan worden, kan het gebruik van dergelijke vraagstellingstechnieken het aantal fouten in toekomstige kwantumcomputers verlagen. 'Alle inspanningen om de hoeveelheid fouten van kwantumcomputers omlaag te brengen, maken het waarschijnlijker dat op den duur een grootschalige kwantumcomputer gemaakt kan worden', aldus Kwiat.

Reacties (215)

[a.prinsen]

Het lijkt erop dat "de bedoeling hebben om" een vraag te stellen al genoeg informatie is om het "juiste mogelijke antwoord" op een vraag/fomule etc "waar te kunnen nemen"!

Hierbij (b)lijkt dus bewustzijn en waarneming van invloed te zijn op de physica! Let wel natuurkunde regels zijn niets anders dan regels hoe wij "mensen" de wereld waarnemen. Natuurkunde is eigenlijk dus niet veel anders dan een beschrijving van een black box.

Waarom het zo is geen idee maar het lijkt erop dat de natuurkunde veel fantastischer is dan de wildste science fiction voor mogelijk hield!

[djexplo]

Eigenlijk is het vrij simpel,
Door dat je met je laser meet beinvloed je de golffunctie van het foton. En bij het lezen van de andwoorden geeft je dus automatisch gelijk door wat je vraag is.

Vergelijk het met een schaap , als ik deze op til heb ik een andwoord op hoe veel het schaap weegt, zonder dat ik die vraag aan hem heb gesteld. Maar door dat mijn meet methode optillen is, is het andwoord automatisch het gewicht van het schaap

[djexplo]

Een foton heeft een zekere kansdichtheid voor zijn golffunctie (als bij kansberekening). Er is een bepaalde kans dat een foton zich in een bepaalde (energie) toestand bevind b.v. 60%, en een kans dat het foton zich in een andere toestant bevind b.v. 40%.

Pas als je aan het Foton meet kiest hij één van deze toestanden, dus krijg je A of B terug. (Dit is basis quantum mechanica) (Zeno effect).

Je kan op verschillende manieren aan een Foton meten, allemaal beinvloeden ze de kans dat het foton zich in staat A of B bevind als je meet.
Oftewel op het moment dat je meet, en op de manier hoe je meet, bevind het foton zich in een bepaalde energie staat, wat het andwoord op je "gemetenvraag" is.

Exact beschrijven en verklaren hoe ze hun (algoritme) onderzoek hebben gedaan is onmogelijk aangezien het fundamenteel onderzoek is, en ik niet beschik over hun onderzoeksresultaten/opzet.

Omdat dit vrij ingewikkeld overkomt had ik die vergelijkingen neer gezet

[broes willems]

Veel mensen die een goed abstract inzicht hebben, zijn niet bijzonder begaafd als het op taal aankomt.
Ik moet zeggen dat djexplo een leuke denkbeeldige vergelijking heeft gemaakt. Of het een correcte vergelijking is, kan ik niet beoordelen. Daarvoor maak ik te weinig spellvaudten.

[ShadyNetworker]

Volgens mij staat er gewoon:
Als de mogelijkheid bestaat dat X bezig is terwijl in werkelijkheid X nog niet bezig is, dan is het mogelijk dat het resultaat van de handeling X bekend wordt, zonder dat X eigenlijk is uitgevoerd.

* 786562 Iceman
Hm....ik denk dat het tijd is voor een kop koffie

Maar even alle gekheid op een stickje, het komt er dus op neer dat het de uitwerking van een algoritme kan worden verkregen zonder het algoritme uit te voeren...? Volgens mij schuilt er in dit principe meer dan menig mens zich kan voorstellen....

Yup...tijd voor koffie

[GiLuX]

Allemachtig, voor een leek klinkt dit wel heel verwarrend...

voor een pro ook:

'Dit is het hart van kwantumvraagstellingschema's, en kwantummechanica wordt voor mijzelf niet veel mysterieuzer dan dit'

dat is nu juist de grap.

het hele quantum gebeuren werkt niet volgens 'onze' regels.
er gelden hele andere natuurwetten op dat niveau dus ik denk niet dat het ooit 'logisch' verklaard kan worden...
je kan hooguit constateren dat het op een bepaalde manier werkt.

[RobT]

i is niet de wortel van -1, je kan geen wortels trekken uit negatieve getallen.

i^2 is gelijk aan -1, dat klopt wel.

Overigens is (-i)^2 ook gelijk aan -1.

Dat wist Kyokushin natuurlijk ook wel, maar ik probeer het voor de niet-geinformeerden even te verduidelijken.

Het komt er eigenlijk op neer dat men in i een enkel getal ziet, dat eigenlijk een vector is met een reeel en een imaginair deel (inderdaad, dat is erbij verzonnen).
i bestaat dus wel degelijk, in de gedachtenwereld, net zo goed als virtuele dingen ook kunnen bestaan kwa idee.
Nou is het zo dat je met i (imaginaire getallen) bepaalde berekeningen heel gemakkelijk kunt doen.

Misschien is dit wel een aardige vergelijking: de imaginaire getallen als toevoeging op de reele getallen die bepaalde dingen opeens oplosbaar maken, ten opzichte van kwantummechanica/computers die bepaalde computerberekeningen kunnen overslaan...

[RetepV]

I (of j) is gedefinieerd als de wortel van -1

Even nu voor eens en voor altijd de wereld uit helpen:

Dat i² = -1is nog niet hetzelfde als dat i = de wortel van -1.

Het is onmogelijk om de wortel van een min getal te trekken

En dat is precies de reden dat i niet de wortel van -1 is. Maar dat sluit nog niet uit dat i² WEL -1 kan zijn.

Overigens bestaat iets op het moment dat wij (de mensheid) er aan denken. Dat wil nog niet zeggen dat wat wij bedenken ook klopt met de realiteit (d.w.z. dat 'het klopt'). Maar het bestaat wel, in ons hoofd. Een gedachte is net zo reeel als een muur waar je tegenaan loopt.

'Foute' gedachtes, 'foute' theorieen, dwz. theorieen die niet met de werkelijkheid overeen blijken te komen, zijn daarom net zo goed vooruitgang als theorieen die goed blijken te zijn. Het foute idee is bedacht, het is ontstaan. En daarom hoeven wij (de mensheid) dat foute idee niet nogmaals te poneren. Sterker nog. Het bestaat al, er is van bekend geworden dat het in ons universum niet geldt, dus die gedachte hoeven we zelfs niet meer te hebben.

En zelfs sterker! Als wij op een quantumniveau met elkaar zouden communiceren, dan ZOUDEN we die gedachte ook nooit meer krijgen.

En nog sterker . Als wij op quantumniveau al goede van foute theorieen zouden wisten te onderscheiden, dan zouden we niet eens foute gedachten meer krijgen.

Dat bedoelde ik in mijn andere posting met 'er is een andere denkwijze voor nodig die maar op een handjevol scholen wordt geleerd'.

Edit:

Deze posting moet je niet te serieus nemen!

[ronaldvr]

Dit is nog zelfs onzinniger dan wat Douglas Adams heeft verzonnen. Maar uiteraard weten we het antwoord al... nu de vraag nog .....

[Klitse]

Misschien is het dit

Simpel voorbeeld.

Iemand vraagt man wat.

Zijn vrouw geeft antwoord voor hem.
Man heeft er zelf nog niet over na gedacht.

Omdat zijn vrouw weet wat hij gaat antwoorden weet zijn het antwoord en kan het dus geven zonder dat de man er over hoeft na te denken.

Is maar een braintwist. Geen idee of het zo werkt.

[Xenan]

Hmm... antwoord geven zonder er eerst over na te denken.. die computers beginnen echt al meer op mensen te lijken

[Jimbolino]

2 deeltjes kunnen zich tegelijk in een verschillende toestand bevinden, pas als je ze waarneemt gaan ze naar 1 toestand:
dat wisten ze in 1926 al http://nl.wikipedia.org/wiki/Schrödingers_kat

[a.prinsen]

nee op school leren ze je de hoofdregels die gemiddeld gesproken redelijk kloppen (vereenvoudigde modellen). Dat het in werkelijkheid veel ingewikkelder in elkaar zit is voor de meeste mensen niet interessant. Je moet immers de basisbeginselen begrijpen voordat je je verder kan verdiepen.
Op de lagere school leer je dat je niet 4 van 3 kan aftrekken. En waarempel paar jaar later leer je negatieve getallen.
Zo leer je ook dat een negatieve wortel niet mogelijk is en waarempel even later leer je op de universiteit met negatieve wortels om te gaan. (wel erg theoretisch maar kan wel)

Je moet eerst het ene concept bevatten voor je een ander kan bevatten.

[x-man]

Je had ook kunnen weten dat je niet zo intellligent was zonder het stuk te lezen. In ieder geval.. zo heb ik het begrepen uit het stuk.

[Gepetto]

Ik probeer het te snappen....

Volgens mij bedoelen ze, dat wanneer je de staat van een foton wilt meten, het resultaat wordt beinvloed door de meting zelf. Omdat ze nu een manier hebben gevonden om toch een antwoord te krijgen zonder dat er gemeten hoeft te worden, heeft dit geen invloed meer.

Wie verstand heeft van deze materie die verbetert me maar, als ik er naast zit.

[Laurens-R]

In dat geval heb je het punt gemist. Het is niet belangrijk wat het algoritme doet, maar dat het resultaat ervan al bekend is voordat het algoritme uberhaubt gedraaid heeft.