Denkende Machines -- Computers, rekenen, redeneren - CWI

1.5. DE MODERNE COMPUTER EN DE TOEKOMST 31
1.5.3 Biocomputers en Kwantumcomputers
De periode na de introductie in de jaren zestig van het IC als de bouwsteen van de computer
wordt gekenmerkt door een verdere ontwikkeling van de technische prestaties van chips.
Steeds grotere geheugens en rekencapaciteit en steeds hogere rekensnelheden hebben geleid tot
de compacte geweldenaars die tot in alle hoeken van de maatschappij zijn doorgedrongen. Deze
ontwikkeling zal zich zeker nog door blijven zetten.
Er wordt echter ook onderzoek gedaan naar andere bouwstenen dan chips. Het resultaat
daarvan is dan niet een elektronische computer, maar een biocomputer of een kwantumcomputer.
Bij een biocomputer kun je denken aan het programmeren met behulp van DNA-oplossingen
in een reageerbuis. DNA, de drager van ons erfelijk materiaal, is opgebouwd met behulp van
vier verschillende stikstofbasen: Adenine (A), Thymine (T), Guanine (G) en Cytosine (C),
waarbij A steeds aan T is gekoppeld, en G steeds aan C. Informatie kan worden gerepresenteerd
door DNA-strengen, die enkel en dubbel kunnen voorkomen. Het aan elkaar koppelen van enkele
DNA-strengen tot dubbele (het zogenaamde hybridiseren) is een chemisch proces. Daarbij wordt,
bij voorbeeld, AACGT gekoppeld aan TTGCA. De mogelijke uitkomsten van een berekening
kunnen nu worden gerepresenteerd door enkele DNA-strengen, en de berekende oplossingen
door gehybridiseerde strengen. Rekenen vindt hier dus plaats door DNA- ‘verstrengeling’ in een
reageerbuis.
Bij een gewone computer is een bit de kleinste eenheid van informatie. De 1 of 0 van een
enkele bit codeert het antwoord ‘ja’ of ‘nee’ op een ja/nee vraag. Een kwantumcomputer rekent
niet met bits, maar met zogenaamde qubits (‘quantum bits’). Qubits kunnen zich tegelijkertijd
in twee verschillende toestanden 1 en 0 bevinden. Dit berust op een kwantumfysisch effect dat
superpositie van toestanden wordt genoemd. Als je verschillende kwantumfysici vraagt hoe je je
die superpositie precies moet voorstellen krijg je uiteenlopende antwoorden.
‘Als je alleen wilt voorspellen waartoe kwantumcomputers in staat zullen zijn, dan heb je
alleen de vergelijkingen nodig van de kwantummechanica. Maar als je zou willen verklaren
hoe ze rekenen, dan moet je begrijpen dat de computer die je kunt zien en aanraken maar
een klein facet is van veel groter ding, even echt, hoewel je het bestaan ervan slechts indirect
kunt ontdekken, door het rekenwerk dat het voor ons doet. Het heeft de structuur van een
heleboel computers van hetzelfde slag als het apparaat dat we zien, die allemaal tegelijk
met verschillende berekeningen bezig zijn, waarbij die berekeningen elkaar beïnvloeden door
kwantuminterferentie.
In kwantumcomputers komen de effecten van kwantuminterferentie in het groot aan het licht.
Maar de theorie houdt in dat de hele werkelijkheid zich zo gedraagt. Het hele universum dat
we om ons heen zien is maar een miniscuul facet van een veel groter geheel, het multiversum,
dat vele universa zoals het onze bevat die alleen door kwantuminterferentie op elkaar
inwerken.’
Uit een inleiding in kwantum-rekenen op internet. 1
Als je hier een beetje duizelig van wordt ben je niet de enige. De meeste kwantumfysici zelf zijn
opgehouden zich een voorstelling van de theorie te maken. Toptijdschriften uit de natuurkunde
zoals de Physical Review zitten ook op deze lijn: het beleid is dat artikelen over de interpretatie
van de kwantummechanica eenvoudigweg niet worden geplaatst.
1 Zie http://www.qubit.org.