Richard Feynman introduceerde het concept van kwantumcomputing voor het eerst in de jaren 1970. Tegenwoordig is kwantumcomputing een realiteit en een van de meest veelbelovende en gewilde technologieën. Naar verwachting zal het de mensheid op alle gebieden helpen, waaronder in de strijd tegen klimaatverandering . Laten we eens kijken hoe kwantumcomputing kan bijdragen aan de strijd tegen klimaatverandering.
Kwantumcomputing is een van de meest boeiende onderwerpen met veelbelovende en uiteenlopende toepassingen voor de toekomst. Zo zal elke Marvel-fan de theorie van multiversums herkennen , en kwantumcomputers kunnen die theorie bewijzen – volgens natuurkundige David Deutsch zou een kwantumcomputer taken in parallelle universums kunnen uitvoeren en de resultaten vervolgens kunnen delen.
Maar er rijzen veel vragen als we de termen quantum computing horen. Laten we dus de basisprincipes van quantum computing begrijpen: de principes, toepassingen en toekomst ervan.
Wat zijn kwantumprincipes?
Ten eerste moeten we begrijpen dat de kwantumfysica zich bezighoudt met de studie van energie en materie op het meest basale niveau, dat wil zeggen atomen, moleculen en hun componenten – elektronen, protonen, neutronen en quarks, ook wel bekend als qubits.
Dit betekent dat kwantumcomputers, vergeleken met traditionele computers, die een binaire code gebruiken die 0 of 1 kan zijn, qubits als basiseenheid gebruiken. Qubits kunnen tegelijkertijd als 0 en 1 bestaan. Dankzij deze eigenschap kunnen enorme hoeveelheden informatie tegelijkertijd worden opgeslagen en verwerkt.
Dit principe is de belangrijkste reden waarom kwantumcomputers veel beter zouden kunnen presteren dan traditionele supercomputers. Laten we vervolgens eens kijken wat kwantumcomputers kunnen doen.
Wat doen kwantumcomputers?
Kwantumcomputers zijn computers die de bovengenoemde kwantumprincipes gebruiken om te functioneren. Ze gebruiken deze principes om gegevens veel efficiënter op te slaan en te berekenen dan supercomputers.
Waar er een groot aantal mogelijke combinaties is, kunnen kwantumcomputers alle mogelijkheden tegelijkertijd onderzoeken in plaats van ze één voor één te doen. Dit kan zeer nuttig, efficiënt en tijdbesparend zijn in vergelijking met traditionele computers.
VQE (Variational Quantum Eigensolver) is een belangrijk principe dat wordt gebruikt in quantum computing. Dit principe maakt gebruik van een combinatie van traditionele computers en quantumcomputers om uit alle bovengenoemde mogelijkheden de beste combinatie te vinden. Volgens dit principe worden kwantumcomputers alleen gebruikt om de energiemetingen te vinden, terwijl alle andere taken door traditionele computers worden uitgevoerd.
Hoewel kwantumcomputing nog een relatief nieuw vakgebied is, hebben technologiegiganten als IBM, Microsoft en Google al kwantumcomputers gebouwd of zijn ze dat nog aan het doen. IBM heeft bijvoorbeeld in september 2020 een van de gigantische kwantumcomputers ter wereld uitgebracht. Op dezelfde manier heeft Amazon ook meerdere programma's gelanceerd die zich richten op kwantumcomputing, zoals Amazon Braket, Amazon Quantum Solutions Lab en AWS Center for Quantum Computing.
Er wordt voorspeld dat Quantum Computing de komende jaren enorme toepassingen zal hebben, variërend van het voorspellen van financiën, geneesmiddelen- en materiaalonderzoek tot het helpen bestrijden van klimaatverandering.
Kwantumcomputers om de klimaatverandering tegen te gaan
Omdat klimaatverandering een onderwerp is dat veel verschillende sectoren omvat, is het gebruik van quantum computing voor klimaatverandering een onderwerp dat langzaam aan populariteit wint. Laten we eens kijken naar enkele recente initiatieven die aantonen dat kwantumcomputing de klimaatverandering kan bestrijden.
Q4Climate is een initiatief dat onderzoekers en bedrijven samenbrengt op het gebied van kwantumcomputers en klimaatwetenschap. Het initiatief heeft als doel de meest veelbelovende toepassingen van kwantumtechnologieën te identificeren en praktische oplossingen te vinden met behulp van verschillende technieken, zoals kwantumsimulatie.
Kwantumsimulatie verwijst naar de voorspelling van het gedrag van een systeem dat uit moleculen bestaat. Het is een van de vele veelbelovende onderzoeksgebieden van quantum computing. Het eerste rapport van Q4Climate zegt bijvoorbeeld dat kwantumsimulatie kan helpen betere materialen te creëren voor alternatieve technologieën zoals zonnecellen en windturbines. Het zou ook het hoge energieverbruik kunnen verminderen dat nodig is voor de productie van kunstmest, een proces dat wereldwijd 2% van de energie verbruikt.
Een ander gebruik van kwantumsimulatie zou het creëren van verbeterde katalysatoren kunnen zijn die chemische reacties versnellen – hoe sneller de reacties, hoe minder energie en hulpbronnen er verbruikt zouden worden. Betere katalysatoren zouden ook de functie van koolstofafvang kunnen vervullen, een techniek waarvan wordt gezegd dat deze de beste manier is om de uitstoot van koolstofdioxide aan te pakken.
Kwantumcomputers zouden ook gebruikt kunnen worden om waterstof efficiënt te produceren door het elektrolyseproces te versnellen. Twee bedrijven, Shell en IonQ, zijn hier al mee bezig en in 2019 berekende IonQ met succes het gedrag van een watermolecuul met behulp van hun kwantumcomputer.
toekomst
Momenteel zijn er een paar redenen waarom kwantumcomputing niet zo mainstream is als supercomputers. Kwantumcomputers zijn zeer gevoelig omdat ze met atomen en hun subdeeltjes omgaan. Elke verstoring in de omgeving, zoals hitte, elektromagnetische velden en botsingen, kan er dus voor zorgen dat het hele systeem crasht.
Langzaam maar zeker beginnen wetenschappers de tegenslagen van kwantumcomputers op te lossen. Uit nieuw onderzoek van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) blijkt bijvoorbeeld dat magneten ervoor kunnen zorgen dat qubits langer gekoppeld blijven.
We kunnen dus concluderen dat quantum computing een veelbelovende technologie is die een revolutie teweeg zou kunnen brengen in de manier waarop onze wereld werkt. Het heeft potentiële toepassingen op vrijwel elk belangrijk gebied, zoals kunstmatige intelligentie, weersvoorspellingen, schonere bemesting, geavanceerde medicijnontwikkeling, verbeterde batterijen, het bestrijden van klimaatverandering en meer. Dit alles zou kunnen leiden tot een betere aarde voor onze toekomstige generaties.
whoah, deze blog is geweldig. Ik vind het erg leuk om je artikelen te lezen. Ga zo door! Realiseer je dat veel mensen op zoek zijn naar deze informatie, je zou ze enorm kunnen helpen.