Quantum Computing Uitgelegd: Hoe Qubits Werken en Waarom Het Nu Belangrijk Is

Een klassieke computer slaat informatie op in bits die 0 of 1 zijn, zoals een schakelaar die aan of uit staat. Een quantumcomputer gebruikt daarentegen qubits, die volgens IBMs officiële uitleg over quantumcomputing tegelijkertijd 0, 1 of een gewogen combinatie van beide kunnen vertegenwoordigen. Die eigenschap, superposisie genaamd, is een van de redenen waarom quantummachines veel mogelijke antwoorden op bepaalde problemen tegelijkertijd kunnen verkennen in plaats van één voor één.

De Natuurkunde Achter de Machine

IBM identificeert vier kwantummechanische effecten die quantumcomputing mogelijk maken: superposisie, verstrengeling, interferentie en decoherentie. Verstrengeling koppelt qubits zodat het meten van de ene informatie over de ander onthult, zelfs wanneer de twee fysiek gescheiden zijn. Interferentie stelt een quantumcircuit in staat correcte antwoorden te versterken en foute antwoorden uit te schakelen, op dezelfde manier waarop overlappende golven elkaar kunnen versterken of opheffen. Decoherentie is het tegenovergestelde effect – quantumtoestanden instorten in gewone klassieke waarden – en het is het belangrijkste obstakel dat ingenieurs moeten onderdrukken om een quantumprocessor nuttig te houden, volgens IBM.

Qubits kunnen uit verschillende fysieke systemen worden gebouwd, waaronder supergeleidende circuits die tot dicht bij het absolute nulpunt zijn afgekoeld, ingesloten ionen, quantumpunten en fotonen. IBMs eigen quantumprocessors vertrouwen op supergeleidende circuits omdat ze met bestaande chip-fabricagetechnieken kunnen worden vervaardigd en bestuurd, aldus IBM.

Een Verifieerbaar Voordeel: Googles Willow-Chip

Op 22 oktober 2025 kondigde Google aan dat zijn 105-qubit Willow-processor wat het bedrijf het eerste verifieerbare quantumvoordeel noemde, met behulp van een algoritme dat het Quantum Echoes noemde, volgens Googles officiële blogpost. Het algoritme stuurt een signaal naar een set qubits, verstoort een ervan en keert vervolgens de signaalevolutie om om naar een versterkt 'echo' te luisteren dat door constructieve interferentie wordt veroorzaakt.

Google meldde dat Quantum Echoes 13.000 keer sneller op Willow liep dan het best bekende klassieke algoritme dat op een van 's werelds snelste supercomputers draaide. Het bedrijf benadrukte dat dit resultaat, in tegenstelling tot de quantum-supremacyclaim van 2019, 'verifieerbaar' is – het kan worden herhaald op vergelijkbare quantumhardware en kruiselings worden gecontroleerd, in plaats van afhankelijk te zijn van een steekproeftaak zonder onafhankelijke manier om de uitvoer te bevestigen.

In samenwerking met onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, gebruikte Google het algoritme om kernmagnetische resonantie (NMR)-signalen van moleculen met 15 en 28 atomen te bestuderen, wat wijst op mogelijke toekomstige toepassingen in geneesmiddelontdekking, batterijmaterialen en het ontwerp van nieuwe qubits, volgens dezelfde Google-aankondiging.

IBMs Pad Van 'Bruikbaarheid' Naar Fouttoleratie

IBM maakt onderscheid tussen verschillende fasen van vooruitgang. Het bedrijf zegt dat het in 2023 'quantumnut' heeft bereikt, wat betekent dat zijn quantumprocessors klassieke benaderingsmethoden op specifieke taken konden overtreffen. IBM heeft gezegd dat het ervan uitgaat aan het eind van 2026 'quantumvoordeel' te bereiken – alle bekende klassieke methoden op een praktisch probleem overtreffen, volgens het eigen quantum computing-overzicht van het bedrijf.

Daarboven heeft IBM een roadmap naar foutvergeven quantumcomputing gepubliceerd, waar fouten worden opgespoord en gecorrigeerd voordat ze een berekening beschadigen. De roadmap beschrijft een chip genaamd Quantum Loon die in 2025 is uitgebracht met extra qubit-connectiviteit voor proof-of-concept-experimenten naar hoge-snelheids qLDPC-codes, een module genaamd Quantum Kookaburra gepland voor 2026 die informatie opslaat met behulp van quantum low-density parity-check (qLDPC) geheugen, en een systeem genaamd Starling bestemd voor 2029 dat IBM zegt moet 100 miljoen quantumpoorten op 200 logische qubits uitvoeren. IBMs foutcorrectiebenadering maakt gebruik van wat het 'bivariate fietscodes' noemt, inclusief een '[[144,12,12]] bruto code' die het bedrijf zegt ongeveer tien keer minder fysieke qubits nodig heeft dan eerdere oppervlaktecodes om dezelfde foutbeveiliging te bereiken.

Waarom Encryptie Al Wordt Herschreven

Quantumcomputers zijn buiten het lab belangrijk vanwege het algoritme van Shor, een wiskundige methode gepubliceerd door Peter Shor in 1994 die aantoont dat een voldoende krachtige quantumcomputer grote getallen kan ontbinden – en daarom veel gebruikte RSA-versleuteling kan breken – veel sneller dan elke klassieke computer, zoals IBMs overzicht opmerkt.

Dit risico is niet hypothetisch voor standaardisatieorganen. Op 13 augustus 2024 heeft het U.S. National Institute of Standards and Technology (NIST) zijn eerste drie post-quantum versleutelingsnormen voltooid: FIPS 203 (ML-KEM) voor algemene versleuteling, en FIPS 204 (ML-DSA) en FIPS 205 (SLH-DSA) voor digitale handtekeningen, volgens NISTss officiële aankondiging. NIST-wiskundige Dustin Moody zei dat organisaties 'onmiddellijk moeten beginnen ze in hun systemen te integreren, omdat volledige integratie tijd zal kosten.'

Wat Quantumcomputers Niet Zijn

IBMs materialen benadrukken dat quantumcomputers niet eenvoudig snellere versies van gewone computers zijn; zij zijn geschikt voor specifieke klassen van problemen – zoals het simuleren van moleculen, chemische reacties en bepaalde optimaliserings- of machine-learningtaken – waar het aantal interagerende variabelen te groot is voor klassieke computers om efficiënt te volgen. Voor alledaagse taken zoals tekstverwerking of webnavigatie blijven klassieke computers veel praktischer.