Datorer ansågs en gång i tiden vara avancerad teknik, endast tillgänglig för forskare och utbildade yrkesmän. Men det skedde en seismisk förändring i databehandlingens historia under andra hälften av 1970-talet. Det var inte bara det att maskiner blev mycket mindre och kraftfullare – även om, självklart, dom gjorde. Det var förändringen i vem som skulle använda datorer och var:De blev tillgängliga för alla att använda i sitt eget hem.

I dag, quantum computing är i sin linda. Kvantberäkning innehåller några av de mest sinnesböjande koncepten från 1900-talets fysik. I USA., Google, IBM och NASA experimenterar och bygger de första kvantdatorerna. Kina satsar också stort på kvantteknologi.

Som författare till "Quantum Computing for Everyone, "kommer ut i mars, Jag tror att det kommer att ske en analog förändring mot kvantberäkning, där entusiaster kommer att kunna leka med kvantdatorer från sina hem. Denna förändring kommer att ske mycket tidigare än de flesta inser.

Uppkomsten av persondatorer

De första moderna datorerna konstruerades på 1950-talet. De var stora, ofta opålitliga, och med dagens standarder, inte speciellt kraftfull. De var designade för att lösa stora problem, som att utveckla den första vätebomben. Det rådde allmän enighet om att det var sådant som datorer var bra för och att världen inte skulle behöva många av dem.

Självklart, denna uppfattning visade sig vara helt felaktig.

1964, John Kemeny och Thomas Kurtz skrev BASIC-språket. Deras mål var att designa ett enkelt programmeringsspråk som skulle vara lätt att lära sig och som skulle göra det möjligt för vem som helst att programmera. Som ett resultat, programmering var inte längre enbart för högutbildade forskare. Vem som helst kunde nu lära sig programmera om de ville.

Denna förändring av datoranvändning fortsatte när de första hemdatorerna dök upp i slutet av 1970-talet. Hobbyister kunde nu köpa sin egen dator och programmera den hemma. Föräldrar och barn kunde lära sig tillsammans. Dessa första datorer var inte särskilt kraftfulla och det fanns ett begränsat antal saker som du kunde göra med dem, men de fick ett extremt entusiastiskt mottagande.

När folk lekte med sina maskiner, de insåg att de ville ha fler funktioner och mer kraft. Grundarna av Microsoft och Apple förstod att hemdatorn hade en ljus framtid.

Nästan varje amerikan äger nu en bärbar dator, surfplatta eller smartphone – eller alla tre. De spenderar mycket tid på sociala medier, e-handel och sökning på internet.

Ingen av dessa verksamheter fanns på 1950-talet. Ingen visste vid den tiden att de ville eller behövde dem. Det var tillgången till ett nytt verktyg, datorn, som ledde till deras utveckling.

Ange kvantum

Klassisk beräkning, den typ av beräkning som driver datorn i ditt hem, bygger på hur människor beräknar. Den delar upp alla beräkningar i sina mest grundläggande delar:de binära siffrorna 0 och 1. Nuförtiden, våra datorer använder bitar – ett portmanteau-ord från binära siffror – eftersom de är lätta att implementera med omkopplare som antingen är på eller av.

Kvantberäkning är baserad på hur universum beräknar. Den innehåller all klassisk datoranvändning, men innehåller också ett par nya begrepp som kommer från kvantfysiken.

Istället för bitarna av klassisk beräkning, quantum computing har qubits. Dock, resultatet från en kvantberäkning är exakt detsamma som från en klassisk beräkning:ett antal bitar.

Skillnaden är att under beräkningen, datorn kan manipulera qubits på fler sätt än den kan med bitar. Det kan sätta qubits i en superposition av tillstånd och trassla in dem.

Både superposition och intrassling är begrepp från kvantmekaniken som de flesta inte är bekanta med. Superposition betyder ungefär att en qubit kan vara i en blandning av både 0 och 1. Entanglement anger korrelation mellan qubits. När en av ett par intrasslade qubits mäts, som direkt visar vilket värde du kommer att få när du mäter dess partner. Detta är vad Einstein kallade "läskig handling på avstånd".

Matematiken som behövs för en fullständig beskrivning av kvantmekaniken är skrämmande, och denna bakgrund behövs för att designa och bygga en kvantdator. Men matematiken som behövs för att förstå kvantberäkningar och börja designa kvantkretsar är mycket mindre:Gymnasiealgebra är i princip det enda kravet.

Quantum computing och du

Kvantdatorer har bara precis börjat byggas. Det är stora maskiner som är något opålitliga och ännu inte särskilt kraftfulla.

Vad ska de användas till? Quantum computing har viktiga tillämpningar inom kryptografi. 1994, MIT matematiker Peter Shor visade att, om kvantdatorer kunde byggas, de skulle kunna bryta nuvarande internetkrypteringsmetoder. Detta sporrade konstruktionen av nya sätt att kryptera data som kan motstå kvantattacker, lanserar post-kvantkryptografins tidsålder.

Det ser också ut som om kvantberäkning förmodligen kommer att ha stor inverkan på kemin. Det finns vissa reaktioner som klassiska datorer har svårt att simulera. Kemister hoppas att kvantdatorer kommer att vara effektiva på att modellera dessa kvantfenomen.

Men jag tror inte att det är så vettigt att spekulera om vad de flesta människor kommer att göra med kvantdatorer om 50 år. Det kan vara mer meningsfullt att fråga när kvantberäkning kommer att bli något som vem som helst kan använda från sitt eget hem.

Svaret är att detta redan är möjligt. 2016, IBM lade till en liten kvantdator till molnet. Alla som har en internetanslutning kan designa och köra sina egna kvantkretsar på den här datorn. En kvantkrets är en sekvens av grundläggande steg som utför en kvantberäkning.

Inte bara är IBMs kvantdator gratis att använda, men denna kvantdator har ett enkelt grafiskt gränssnitt. Det är en liten, inte särskilt kraftfull maskin, ungefär som de första hemdatorerna, men hobbyister kan börja spela. Skiftet har börjat.

Människor går in i en tid då det är enkelt att lära sig och experimentera med kvantberäkningar. Precis som med de första hemdatorerna, det kanske inte är klart att det finns problem som måste lösas med kvantdatorer, men när folk spelar, Jag tror att det är troligt att de kommer att upptäcka att de behöver mer kraft och fler funktioner. Detta kommer att öppna vägen för nya applikationer som vi ännu inte har föreställt oss.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.