Tim Palmer (afb: univ. van Oxford)

Kwantumcomputers zouden geweldenaren zijn, maar als Tim Palmer van de universiteit van Oxford gelijk heeft dan is er een limiet voor het aantal kwantumbits in een kwantumprocessor. Die zou bij zo’n duizend kwabits liggen. Dat zou Palmer hebben berekend, rekeninghoudend met de kwantumprincipes. Weg de dagdromen over de schier eindeloze mogelijkheden van het kwantumre-kentuig (of?).
In een ouderwetse, digitale computer stijgt het rekenvermogen min of meer lineair met het aantal digitale bits. In een kwantumrekentuig verdubbelt elke kwabit het aantal kwantumtoestanden dat het systeem kan aannemen. Aangezien deze toestanden verschillende mogelijkheden tegelijk kunnen coderen, lijkt het systeem als geheel exponentieel krachtiger te worden met elke toegevoegde kwabit, belooft de huidige kennis van de kwanntumwereld. Daar zit mede de kracht in van het kwantumsysteem.
Palmer lijkt nu echter roet in het eten te gooien. In zijn artikel concentreert hij zich op de eigenschappen van de Hilbertruimte: een abstract wiskundig raamwerk waarin elke mogelijke toestand van een kwantumsysteem wordt weergegeven als een enkel punt. Dit stelt onderzoekers in staat kwantumsystemen te beschrijven met behulp van de meer begrijpelijkere taal van de meetkunde.

Binnen dit beeld corresponderen superposities van kwantumtoestanden met nieuwe dimensies van de Hilbertruimte. Naarmate er meer kwabits worden toegevoegd, neemt het aantal van deze dimensies exponentieel toe. Volgens de standaard kwantummechanica kan een systeem deze ruimte soepel en continu verkennen, waarbij een enorm scala aan mogelijke kwantumtoestanden wordt bestreken.

Mede geïnspireerd door John Wheeler stelt Palmer dat het continuümkarakter van de Hilbertruimte het informatietheoretische karakter van de kwantumgolffunctie verbergt. De Hilbertruimte zou niet continu maar discreet zijn, aangezien die moet voldoen aan bepaalde rationale-getalbeperkingen (rationale getallen zijn die getallen die quotiënten kunnen vormen).
Deze beperkingen leiden tot het idee van een eindige kwabitcapaciteit: voor elke kwabittoestand is er onvoldoende informatie in de kwabits om zelfs maar één bit toe te wijzen aan elk van alle kwantummechanische continuümvrijheidsgraden.
Op basis hiervan schat Palmer dat de grens tussen de 200 en 400 ligt voor de huidige kwabittechnologieën. Het exponentiële voordeel van kwantumalgoritmen zal, stelt hij, verzadigd zijn bij 1000 perfecte kwabits. Aangezien een klassieke computer nooit een 2048-bits RSA-integer kan ontbinden in factoren, zou een kwantumcomputer dat ook niet kunnen. Palmer denkt dat zijn voorspelling binnen vijf jaar getest zou kunnen worden.

Mislukking (?)

Indien bevestigd, zou de grootste vermogen van kwantumcomputers kunnen liggen in de ontwikkeling van nieuwe eindige theorieën die kwantum- en zwaartekrachtfysica synthetiseren, schrijft Palmer. Weg het idee van de alleskunner dat alle (digitale) supercomputers degradeert tot energievretende klungels of toch… Overigens is (mij=as) nog steeds niet duidelijk hoe energiezuinig kwantumcomputers zijn. Ik vrees met grote vreze.

Bron: phys.org