A beginner's guide to quantum computing | Shohini Ghose

Vertaald door: Roelof Potters Nagekeken door: Rik Delaet

Let's play a game.

Laten we een spelletje spelen.

Imagine that you are in Las Vegas,

Stel je voor dat je in Las Vegas

in a casino,

in een casino bent

and you decide to play a game on one of the casino's computers,

en je besluit om een spelletje te spelen op een van de computers van het casino,

just like you might play solitaire or chess.

zoals je ook solitaire of schaken zou kunnen spelen.

The computer can make moves in the game, just like a human player.

De computer kan zetten doen in het spel, net zoals de menselijke speler.

This is a coin game.

Dit is een 'kop of munt'-spel.

It starts with a coin showing heads,

Het begint met een munt die 'kop' laat zien

and the computer will play first.

en de computer speelt eerst.

It can choose to flip the coin or not,

Hij kiest om de munt te draaien of niet,

but you don't get to see the outcome.

maar jij ziet het resultaat niet.

Next, it's your turn.

Daarna is het jouw beurt.

You can also choose to flip the coin or not,

Jij kunt ook kiezen de munt te draaien of niet

and your move will not be revealed to your opponent, the computer.

en jouw zet zal niet zichtbaar zijn voor je tegenspeler, de computer.

Finally, the computer plays again, and can flip the coin or not,

Uiteindelijk speelt de computer opnieuw en hij kan de munt draaien of niet,

and after these three rounds,

en na deze drie ronden

the coin is revealed,

wordt het resultaat getoond,

and if it is heads, the computer wins,

en als het 'kop' is, wint de computer,

if it's tails, you win.

en als het 'munt' is, win jij.

So it's a pretty simple game,

Het is dus een tamelijk simpel spel,

and if everybody plays honestly, and the coin is fair,

en als iedereen eerlijk speelt en de munt eerlijk is,

then you have a 50 percent chance of winning this game.

dan heb je vijftig procent kans om dit spel te winnen.

And to confirm that,

En om dat te bevestigen,

I asked my students to play this game on our computers,

vroeg ik mijn studenten om dit spel op onze computers te spelen,

and after many, many tries,

en na vele, vele pogingen,

their winning rate ended up being 50 percent, or close to 50 percent,

eindigde hun winstpercentage op vijftig procent, of daar dichtbij,

as expected.

zoals verwacht.

Sounds like a boring game, right?

Klinkt als een saai spelletje, nietwaar?

But what if you could play this game on a quantum computer?

Maar wat als je dit spelletje tegen een kwantumcomputer zou spelen?

Now, Las Vegas casinos do not have quantum computers,

In Las Vegas hebben ze geen kwantumcomputers,

as far as I know,

voor zover ik weet,

but IBM has built a working quantum computer.

maar IBM heeft een werkende kwantumcomputer gebouwd.

Here it is.

Dit is hem.

But what is a quantum computer?

Maar wat is een kwantumcomputer?

Well, quantum physics describes

Kwantumfysica beschrijft

the behavior of atoms and fundamental particles,

het gedrag van atomen en fundamentele deeltjes,

like electrons and photons.

zoals elektronen en fotonen.

So a quantum computer operates

Een kwantumcomputer werkt

by controlling the behavior of these particles,

door het besturen van het gedrag van deze deeltjes,

but in a way that is completely different from our regular computers.

maar op een manier die totaal anders is dan bij gewone computers.

So a quantum computer is not just a more powerful version

Een kwantumcomputer is dus niet zomaar een veel krachtiger versie

of our current computers,

van onze huidige computers,

just like a light bulb is not a more powerful candle.

zoals een gloeilamp niet een veel krachtiger kaars is.

You cannot build a light bulb by building better and better candles.

Je kunt geen gloeilamp maken door steeds betere kaarsen te maken.

A light bulb is a different technology,

Een gloeilamp is een andere technologie,

based on deeper scientific understanding.

gebaseerd op diepere wetenschappelijke kennis.

Similarly, a quantum computer is a new kind of device,

Zo is kwantumcomputer een nieuw soort apparaat,

based on the science of quantum physics,

gebaseerd op kennis van de kwantumfysica.

and just like a light bulb transformed society,

En net zoals de gloeilamp de samenleving veranderde,

quantum computers have the potential to impact

hebben ook kwantumcomputers in potentie grote invloed

so many aspects of our lives,

op veel aspecten van ons leven,

including our security needs, our health care and even the internet.

waaronder onze veiligheidsbehoefte, gezondheidszorg en zelfs het internet.

So companies all around the world are working to build these devices,

Bedrijven over de hele wereld werken aan deze apparaten

and to see what the excitement is all about,

en om te snappen waarom we zo opgewonden zijn,

let's play our game on a quantum computer.

spelen we nu ons spelletje op een kwantumcomputer.

So I can log into IBM's quantum computer from right here,

Nu kan ik van hieruit inloggen op IBM's kwantumcomputer,

which means I can play the game remotely,

waardoor ik het spel op afstand kan spelen,

and so can you.

en dat kunnen jullie ook.

To make this happen, you may remember getting an email ahead of time, from TED,

Om dit te doen, herinner je de email, een tijdje geleden, van TED,

asking you whether you would choose to flip the coin or not,

die je vroeg of je de munt wel of niet wilde omdraaien,

if you played the game.

als je het spelletje speelde.

Well, actually, we asked you to choose between a circle or a square.

Eigenlijk vroegen we je te kiezen tussen een cirkel of een vierkant.

You didn't know it, but your choice of circle meant "flip the coin,"

Dat wist je niet, maar je keuze voor cirkel betekent 'draai de munt',

and your choice of square was "don't flip."

en je keuze voor het vierkant betekent 'draai de munt niet'.

We received 372 responses.

We kregen 372 antwoorden.

Thank you.

Dank jullie wel.

That means we can play 372 games against the quantum computer

Dat betekent dat we 372 spelletjes kunnen spelen tegen de kwantumcomputer

using your choices.

door jullie keuzes te gebruiken.

And it's a pretty fast game to play,

En het spelletje gaat behoorlijk snel,

so I can show you the results right here.

ik kan je het resultaat meteen laten zien.

Unfortunately, you didn't do very well.

Helaas, jullie deden het niet erg goed.

(Laughter)

(Gelach)

The quantum computer won almost every game.

De kwantumcomputer won bijna elk spel.

It lost a few only because of operational errors in the computer.

Het verloor er een paar vanwege operationele fouten in de computer.

(Laughter)

(Gelach)

So how did it achieve this amazing winning streak?

Hoe lukte het om zo'n geweldige winnende serie te scoren?

It seems like magic or cheating,

Het lijkt magie of valsspelen,

but actually, it's just quantum physics in action.

maar het is gewoon kwantumfysica in actie.

Here's how it works.

Het werkt zo.

A regular computer simulates heads or tails of a coin as a bit,

Een normale computer simuleert kop of munt als een bit,

a zero or a one,

een nul of een één,

or a current flipping on and off inside your computer chip.

of een stroompje dat aan of uit gaat in een computerchip.

A quantum computer is completely different.

Een kwantumcomputer doet dat totaal anders.

A quantum bit has a more fluid, nonbinary identity.

Een kwantum-bit heeft een wat flexibelere, niet-binaire identiteit.

It can exist in a superposition, or a combination of zero and one,

Het bestaat in een superpositie, of een combinatie van nul en één,

with some probability of being zero and some probability of being one.

met een bepaalde kans op een nul en een bepaalde kans op een één.

In other words, its identity is on a spectrum.

Met andere woorden, zijn identiteit is een spectrum.

For example, it could have a 70 percent chance of being zero

Het kan, bijvoorbeeld, zeventig procent kans zijn om een nul te zijn

and a 30 percent chance of being one

en dertig procent om een één te zijn

or 80-20 or 60-40.

of 80-20 of 60-40.

The possibilities are endless.

De mogelijkheden zijn eindeloos.

The key idea here

De basisgedachte is

is that we have to give up on precise values of zero and one

dat we de precieze waarden nul en één moeten loslaten

and allow for some uncertainty.

en onzekerheid moeten toelaten.

So during the game,

Tijdens het spelletje

the quantum computer creates this fluid combination of heads and tails,

creëert de kwantumcomputer deze glijdende combinatie van kop en munt,

zero and one,

nul en één,

so that no matter what the player does,

dus wat de speler ook doet,

flip or no flip,

draaien of niet draaien,

the superposition remains intact.

deze superpositie blijft intact.

It's kind of like stirring a mixture of two fluids.

Het is zoiets als het roeren van een mix van twee vloeistoffen.

Whether or not you stir, the fluids remain in a mixture,

Of je nu roert of niet, de vloeistof blijft gemixt,

but in its final move,

maar in zijn laatste zet,

the quantum computer can unmix the zero and one,

kan de kwantumcomputer de nul en één 'ontmixen',

perfectly recovering heads so that you lose every time.

en zo perfect 'kop' eruit halen zodat jij elke keer verliest.

(Laughter)

(Gelach)

If you think this is all a bit weird, you are absolutely right.

Als je dit een beetje raar vindt, heb je groot gelijk.

Regular coins do not exist in combinations of heads and tails.

Gewone munten hebben geen combinatie van kop en munt.

We do not experience this fluid quantum reality

Wij ervaren deze flexibele kwantumrealiteit niet

in our everyday lives.

in ons dagelijks leven.

So if you are confused by quantum,

Als je in verwarring bent over kwantum,

don't worry, you're getting it.

geen zorgen, je gaat het begrijpen.

(Laughter)

(Gelach)

But even though we don't experience quantum strangeness,

Maar ook al kunnen we de vreemde kwantumwereld niet ervaren,

we can see its very real effects in action.

we kunnen de reële effecten wel zien.

You've seen the data for yourself.

Je hebt de resultaten zelf kunnen zien.

The quantum computer won

De kwantumcomputer won,

because it harnessed superposition and uncertainty,

omdat hij gebruik maakte van superpositie en onzekerheid,

and these quantum properties are powerful,

en deze kwantumeigenschappen zijn sterk,

not just to win coin games,

niet alleen om muntspelletjes te winnen,

but also to build future quantum technologies.

maar ook om er toekomstige kwantumtechnologieën mee te maken.

So let me give you three examples of potential applications

Laat me drie voorbeelden geven van mogelijke toepassingen

that could change our lives.

die ons leven kunnen veranderen.

First of all, quantum uncertainty could be used to create private keys

Allereerst, kwantumonzekerheid kun je gebruiken om geheime sleutels te maken

for encrypting messages sent from one location to another

om boodschappen te versleutelen die we verzenden,

so that hackers could not secretly copy the key perfectly,

zodat hackers de sleutel niet stiekem perfect kunnen kopiëren,

because of quantum uncertainty.

vanwege de kwantumonzekerheid.

They would have to break the laws of quantum physics

Ze zouden de natuurwetten moeten overtreden

to hack the key.

om de sleutel te hacken.

So this kind of unbreakable encryption is already being tested by banks

Deze manier van onbreekbare encryptie wordt al getest door banken

and other institutions worldwide.

en andere instituten wereldwijd.

Today, we use more than 17 billion connected devices globally.

Vandaag de dag gebruiken we wereldwijd meer dan 17 miljard gekoppelde apparaten.

Just imagine the impact quantum encryption could have in the future.

Stel je voor wat kwantumversleuteling in de toekomst kan betekenen.

Secondly, quantum technologies could also transform health care and medicine.

Ten tweede, kwantumcomputers kunnen de zorg en geneeskunde transformeren.

For example, the design and analysis of molecules for drug development

Bijvoorbeeld, het ontwerp en het onderzoek naar moleculen voor geneesmiddelen

is a challenging problem today,

is tegenwoordig een uitdagend probleem

and that's because exactly describing and calculating

en dat is omdat de exacte beschrijving en berekeningen

all of the quantum properties of all the atoms in the molecule

van alle kwantumeigenschappen van alle atomen in een molecuul

is a computationally difficult task, even for our supercomputers.

zelfs voor onze supercomputers een zeer moeilijke rekentaak is.

But a quantum computer could do better,

Maar een kwantumcomputer kan dat beter,

because it operates using the same quantum properties

want die werkt dankzij dezelfde kwantumeigenschappen

as the molecule it's trying to simulate.

als de moleculen die hij probeert te simuleren.

So future large-scale quantum simulations for drug development

Toekomstige, grootschalige kwantumsimulaties voor geneesmiddelen

could perhaps lead to treatments for diseases like Alzheimer's,

kunnen mogelijk leiden tot behandelingen voor ziekten zoals Alzheimer,

which affects thousands of lives.

met effect op duizenden levens.

And thirdly, my favorite quantum application

En ten derde, mijn favoriete kwantumtoepassing

is teleportation of information from one location to another

is teleporteren van informatie van de ene naar de andere plaats

without physically transmitting the information.

zonder de informatie fysiek te verzenden.

Sounds like sci-fi, but it is possible,

Dat klinkt als sciencefiction, maar het is mogelijk,

because these fluid identities of the quantum particles

want de flexibele eigenschappen van de kwantumdeeltjes

can get entangled across space and time

kunnen met elkaar verstrengeld raken dwars door ruimte en tijd,

in such a way that when you change something about one particle,

zodanig dat als je iets verandert aan één deeltje,

it can impact the other,

dat dan impact heeft op het andere,

and that creates a channel for teleportation.

en dat creëert een kanaal voor teleportering.

It's already been demonstrated in research labs

Dit is al gedemonstreerd in onderzoekslaboratoria

and could be part of a future quantum internet.

en kan deel uitmaken van een toekomstig kwantuminternet.

We don't have such a network as yet,

We hebben nu nog niet zo'n netwerk,

but my team is working on these possibilities,

maar mijn team werkt wel aan deze mogelijkheden

by simulating a quantum network on a quantum computer.

door een kwantumnetwerk op een kwantumcomputer te simuleren.

So we have designed and implemented some interesting new protocols

We hebben interessante nieuwe protocollen en ontwerpen geïmplementeerd,

such as teleportation among different users in the network

zoals teleportering tussen verschillende gebruikers in het netwerk,

and efficient data transmission

efficiënte dataoverdracht

and even secure voting.

en zelfs veilig stemmen.

So it's a lot of fun for me, being a quantum physicist.

Een kwantumfysicus zoals ik beleeft een hoop lol.

I highly recommend it.

Ik kan het echt aanraden.

(Laughter)

(Gelach)

We get to be explorers in a quantum wonderland.

Wij zijn de ontdekkingsreizigers in een kwantumwonderland.

Who knows what applications we will discover next.

Wie weet wat voor toepassingen we hierna zullen ontdekken.

We must tread carefully and responsibly

We moeten voorzichtig en verantwoordelijk voortschrijden

as we build our quantum future.

terwijl we onze kwantumtoekomst uitbouwen.

And for me, personally,

En voor mij persoonlijk

I don't see quantum physics as a tool just to build quantum computers.

zie ik kwantumfysica niet als een tool om alleen kwantumcomputers te bouwen.

I see quantum computers as a way for us to probe the mysteries of nature

Ik zie kwantumcomputers als een manier om de mysteries van de natuur te ontdekken

and reveal more about this hidden world outside of our experiences.

en om de verborgen wereld buiten onze ervaring te laten zien.

How amazing that we humans,

Hoe verbazingwekkend is het dat wij mensen,

with our relatively limited access to the universe,

met onze relatief beperkte toegang tot het universum,

can still see far beyond our horizons

toch ver over onze horizon heen kunnen kijken

just using our imagination and our ingenuity.

door alleen onze verbeelding en ons vernuft te gebruiken.

And the universe rewards us

En het universum beloont ons

by showing us how incredibly interesting and surprising it is.

door te laten zien hoe ongelooflijk interessant en verrassend het is.

The future is fundamentally uncertain,

De toekomst is fundamenteel onzeker

and to me, that is certainly exciting.

en voor mij is dat zeker opwindend.

Thank you.

Dank jullie wel.

(Applause)

(Applaus)