Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Suid-Afrikaanse Tydskrif vir Natuurwetenskap en Tegnologie

Kwantumberekening : research and review article

Johannes Heidema, Petrus H. Potgieter, Willem L. Fouché

Published Sep 1, 2005• 0 citations
OpenAlex

Abstract

Daar is geen gebrek aan dekking in die laaste paar jaar in wetenskaplike joernale van die onderwerp van kwantumberekening nie. Tereg ook, want dit is 'n nuwe idee met - tot sover- minstens een baie belangrike praktiese toepassing (ontbinding in priemfaktore) sodra die tegnologie redelik omvattende berekenings kan hanteer. Die belangstelling in kwantumverwerking is aangevuur deur beide die besef dat die toenemende miniaturisering noodwendig rekenaarwetenskaplikes met kwantumverskynsels sal konfronteer, en deur die begryp van die potensiaal van massief parallelle verwerking deur die gebruik maak van die Hilbert-ruimtevoorstelling van kwantumstelsels en die spesiale eienskappe van kwantumverstrengeling. Die onderwerp le by die sameloop van fisika, rekenaarwetenskap en wiskunde en hierdie bydrae verken die idees van die drie gebiede wat die belangrikste rol in kwantumberekening speel en besin oor die definisies van en die waarskynlike gebruik vir kwantumverwerking asook sy verhouding tot die klassieke berekeningskompleksiteit. Ten slotte word 'n uitgebreide geannoteerde bibliografie verskaf as gids vir die geinteresseerde leser tot die literatuur in die onderwerp. End Quantum computing There has been no lack of coverage in the past few years in scientific journals of the topic of quantum computation. Rightly so, as this is a novel idea with-so far-at least one very important practical application (prime factorisation) as soon as the technology can accommodate reasonably sized computations. Interest in quantum computing has been sparked by both the realization that increasing miniaturisation will eventually bring computer scientists face-to-face with quantum effects, and by the grasping of the potential for massive parallelism inherent in the Hilbert space representation of quantum systems and in the special effects of quantum entanglement. The topic lies at the confluence of physics, computer science and mathematics and this contribution reviews the ideas from these three fields that play the most important role in quantum computation and reflects on the definitions of and prospective use for quantum computing as well as its relation to classical computational complexity. Finally, an extended annotated bibliography is provided as a guide for the interested reader to the literature in the subject. End

Related papers

Kwantumberekening

J. Heidema, Petrus H. Potgieter, W. L. Fouch ́ e

Daar is geen gebrek aan dekking in die laaste paar jaar in wetenskaplike joernale van die onderwerp van kwantumberekening nie. Tereg ook, want dit is ’n nuwe idee met—tot sover—minstens ´ e´ en baie belangrike praktiese toepassing (ontbinding in priemfaktore) sodra die tegnologie redelik omvattende berekenings kan hanteer. Die belangstelling in kwantumverwerking is aangevuur deur beide die besef dat die toenemende miniaturisering noodwendig rekenaarwetenskaplikes met kwantumverskynsels sal konfronteer, en deur die begryp van die potensiaal van massief parallelle verwerking deur die gebruik maak van die Hilbert-ruimtevoorstelling van kwantumstelsels en die spesiale eienskappe van kwantumverstrengeling. Die onderwerp lˆ e by die sameloop van fisika, rekenaarwetenskap en wiskunde en hierdie bydrae verken die idees van di´ e drie gebiede wat die belangrikste rol in kwantumberekening speel en besin oor die definisies van en die waarskynlike gebruik vir kwantumverwerking asook sy verhouding tot die klassieke berekeningskompleksiteit. Ten slotte word ’n uitgebreide geannoteerde bibliografie verskaf as gids vir die ge¨ ınteresseerde leser tot die literatuur in di´ e onderwerp.AbstractQuantum computing There has been no lack of coverage in the past few years in scientific journals of the topic of quantum computation. Rightly so, as this is a novel idea with—so far—at least one very important practical application (prime factorisation) as soon as the technology can accommodate reasonably sized computations. Interest in quantum computing has been sparked by both the realization that increasing miniaturisation will eventually bring computer scientists face-to-face with quantum effects, and by the grasping of the potential for massive parallelism inherent in the Hilbert space representation of quantum systems and in the special effects of quantum entanglement. The topic lies at the confluence of physics, computer science and mathematics and this contribution reviews the ideas from these three fields that play the most important role in quantum computation and reflects on the definitions of and prospective use for quantum computing as well as its relation to classical computational complexity. Finally, an extended annotated bibliography is provided as a guide for the interested reader to the literature in the subject.

Suid-Afrikaanse Tydskrif vir Natuurwetenskap en Tegnologie•Sep 23, 2005•1 citation

Quantum computing (Kwantumberekening)

Willem L. Fouché, Johannes Heidema, P. H. Potgieter

There has been no lack of coverage in the past few years in scientific journals of the topic of quantum computation. Rightly so, as this is a novel idea with--so far--at least one very important practical application (prime factorisation) as soon as the technology can accommodate reasonably sized computations. Interest in quantum computing has been sparked by both the realization that increasing miniaturisation will eventually bring computer scientists face-to-face with quantum effects, and by the grasping of the potential for massive parallelism inherent in the Hilbert space representation of quantum systems and in the special effects of quantum entanglement.

arXiv:quant-ph/0509118•Sep 18, 2005•0 citations

Physics-inspired solutions to computationally hard problems : advances in photonic quantum computing and ising machines

Robbe De Prins

Deze PhD onderzoekt gespecialiseerde hardware om computationeel moeilijke problemen efficiënter op te lossen. Het werk richt zich op twee veelbelovende technologieën: fotonische kwantumcomputers en Ising-machines. Beide systemen verankeren computationele taken direct in hun dynamica, waardoor hun natuurlijke evolutie deze taken oplost. Deze vormen van rekenen bieden energiezuinige en schaalbare alternatieven voor traditionele digitale hardware. Het eerste deel draagt bij aan fotonische kwantumcomputing door efficiëntere klassieke algoritmen te ontwikkelen die realistische simulaties en optimalisaties mogelijk maken van lineaire optische circuits met fotonenteldetectoren. Dergelijke circuits worden gebruikt om niet-Gaussische kwantumtoestanden te genereren, zoals GKP-toestanden, die bijvoorbeeld dienen als bouwstenen voor universele kwantumcomputers. Verder introduceren we recurrente Gaussische kwantumnetwerken die tijdreeksen van kwantumtoestanden kunnen verwerken en beter presteren op diverse kwantummechanische communicatietaken. Het tweede deel onderzoekt analoge Ising-machines om combinatorische optimalisatieproblemen op te lossen. Dergelijke problemen zijn alomtegenwoordig in wetenschap en industrie. We identificeren een superieure methode om de verhoudingen tussen interne interacties en externe velden beter te beheersen, een prestatiebepalende balans die vaak ontbreekt in analoge Ising-machines. We breiden deze conclusies uit naar hogere-orde Ising-machines, die bijzonder geschikt zijn voor industrieel relevante ‘vervulbaarheidsproblemen’. Tot slot stellen we een efficiëntere manier voor om Max-3-Cut-problemen in Ising-machines te representeren, wat hun oplossingsprestaties verhoogt.

•Jan 1, 2026•0 citations

Kwantumverstrengelingen: dodelijk of bevrijdend?

Ronald Desmet

De fysici die de kwantummechanica in de eerste helft van de twintigste eeuw ontwikkelden, waren zich er onmiddellijk van bewust dat met het ontstaan van de kwantummechanica ook de prangende vraag ontstond naar een nieuwe kennisleer en naar een nieuw wereldbeeld. Toch is het pas in de jaren zeventig dat het kwantumdebat voor het grote publiek zichtbaar werd. Toen ontstond de stroom van bestsellers die ons ervan willen overtuigen dat de kwantummechanica niet enkel de belofte van een transformatie van een materialistisch naar een holistisch wereldbeeld in zich draagt, maar tevens de impuls tot een soortgelijke cultuurtransformatie.\nNu de eenentwintigste eeuw aangebroken is en we op de drempel staan van een nieuw technologisch tijdperk, waarin juist de kennis van de niet-lokale kwantumverstrengelingen omgezet wordt in technologieën als kwantumcryptografie en kwantumcomputers, willen we evalueren of de gemaakte belofte nagekomen is. Krijgt een holistische cultuur momenteel gestalte of vormen deze nieuwe technologieën een uitdrukkelijke voortzetting van de vaak ontmenselijkende technologische evolutie van de voorbije eeuw? Is het ontstane enthousiasme op het ideële vlak wel toereikend als tegenwicht voor de twintigste-eeuwse fragmentatie van onze dagelijkse leefwereld? Deze kwestie belichaamt de belangrijkste eenentwintigste-eeuwse uitdaging voor al wie nadenkt over de gevolgen van de kwantummechanica.

•Nov 19, 2005•0 citations

Regulering van quantumtechnologie

B.H.M. Custers

Momenteel gaat veel aandacht uit naar de regulering van AI, maar achter de horizon ligt al een nieuwe technologie te wachten: quantumtechnologie.Quantumsensoren, quantum computing en quantum com mu ni catie zijn volop in ontwikkeling en sommige toepassingen vinden al hun weg naar de praktijk.Deze nieuwe technologie kan een enorme bijdrage leveren aan de wetenschap en maatschappij, bijvoorbeeld door extreem nauwkeurige sensoren, door rekenkracht die biljoenen keren sneller is dan conven tionele (elektronische) computers en door zeer snelle en veilige communicatienetwerken.Naast deze kansen zijn er ook risico's die wellicht vragen om regulering.In deze bijdrage wordt ingegaan op de vraag in hoeverre quantum techno logie (nu al) regulering behoeft.1 Inleiding Kunstmatige intelligentie (AI) is momenteel een hype en in veel landen gaan er enorme onderzoeksbudgetten naar AI-onderzoek. 1 De ontwikkelingen rondom generatieve AI, zoals ChatGPT, zijn verbluffend.Maar terwijl iedereen het heeft over AI, dienen zich alweer nieuwe technologieën aan.Iets meer op de achtergrond (althans in de media) zijn de ontwikkelingen op het gebied van quantum techno logie, waarop de aflopen jaren veel vooruitgang is geboekt.Op het terrein van quantum sen soren en quantumcom mu ni catie zijn de eerste toepassingen reeds in gebruik.Quantum computing, een andere grote belofte in dit domein, kan naar verwachting in 5-10 jaar in de praktijk worden gebruikt.2 Hoewel quantum com pu ters momenteel nog niet praktisch toegepast kunnen worden, dragen ze de belofte van enorme rekenkracht.Ze kunnen biljoenen keren sneller rekenen dan conven tionele (elektronische) computers.Quantum com pu ters zouden een trendbreuk zijn in de beroemde Wet van Moore die stelt dat de rekenkracht op microchips elk jaar ruwweg verdubbelt.3 Wetenschappers kunnen hiermee steeds grotere hoeveelheden data analyseren,

•Apr 1, 2026•0 citations

'n Universele programmeerbare kwantumrekenaar? : research and review article

Willem L. Fouché, Petrus H. Potgieter, Johannes Heidema +1 more

Research into quantum computation over the past 20 years has been very successful in stimulating the development of quantum cryptography (already in industrial application), the study of quantum information and the discovery of novel algorithms for traditionally hard and interesting problems such as prime factorisation. This paper attempts to explain why certain (strong and interesting) results in quantum computation still fall short of establishing universality (and programmability) for quantum computing. The notion of a computing device in a specific class is crucial for the development of a complexity theory and - more basically - establishes the notion of programmability. We review the well-established notions of universality in classical deterministic and probabilistic computing before moving on to examine the concept of a universal QTM introduced by Deutsch. In hierdie bydrae word die vernaamste resultate oor sogenaamde universele kwantumberekening toegelig. Daar word 'n oorsig gegee oor die model wat gebaseer is op die kwantummeganiese Turing-masjien (KTM) van Deutsch. Ons lig die konsep van berekeningsuniversaliteit toe vir probabilistiese rekentoestelle en vergelyk dit met die vereistes wat aan 'n veronderstelde universele KTM gestel sou word. Die vermoede word geopper dat die semi-universele hibriede toestel (SUHT) wat deur die resultaat van Bernstein en Vazirani gesuggereer word, essensieel nie kwantummeganies is nie.

Suid-Afrikaanse Tydskrif vir Natuurwetenskap en Tegnologie•Sep 1, 2008•0 citations
Daar is geen gebrek aan dekking in die laaste paar jaar in wetenskaplike joernale van die onderwerp van kwantumberekening nie. Tereg
ook, want dit is 'n nuwe idee met - tot sover- minstens een baie belangrike praktiese toepassing (ontbinding in priemfaktore) sodra die
tegnologie redelik omvattende berekenings kan hanteer. Die belangstelling in kwantumverwerking is aangevuur deur beide die besef
dat die toenemende miniaturisering noodwendig rekenaarwetenskaplikes met kwantumverskynsels sal konfronteer, en deur die begryp
van die potensiaal van massief parallelle verwerking deur die gebruik maak van die Hilbert-ruimtevoorstelling van kwantumstelsels en
die spesiale eienskappe van kwantumverstrengeling. Die onderwerp le by die sameloop van fisika, rekenaarwetenskap en wiskunde en
hierdie bydrae verken die idees van die drie gebiede wat die belangrikste rol in kwantumberekening speel en besin oor die definisies
van en die waarskynlike gebruik vir kwantumverwerking asook sy verhouding tot die klassieke berekeningskompleksiteit. Ten slotte
word 'n uitgebreide geannoteerde bibliografie verskaf as gids vir die geinteresseerde leser tot die literatuur in die onderwerp.
End
Quantum computing There has been no lack of coverage in the past few years in scientific journals of the topic of quantum computation. Rightly so, as
this is a novel idea with-so far-at least one very important practical application (prime factorisation) as soon as the technology can
accommodate reasonably sized computations. Interest in quantum computing has been sparked by both the realization that increasing
miniaturisation will eventually bring computer scientists face-to-face with quantum effects, and by the grasping of the potential for
massive parallelism inherent in the Hilbert space representation of quantum systems and in the special effects of quantum entanglement.
The topic lies at the confluence of physics, computer science and mathematics and this contribution reviews the ideas from these three
fields that play the most important role in quantum computation and reflects on the definitions of and prospective use for quantum
computing as well as its relation to classical computational complexity. Finally, an extended annotated bibliography is provided as a
guide for the interested reader to the literature in the subject.
End
Daar is geen gebrek aan dekking in die laaste paar jaar in wetenskaplike joernale van die onderwerp van kwantumberekening nie. Tereg ook, want dit is ’n nuwe idee met—tot sover—minstens ´ e´ en baie belangrike praktiese toepassing (ontbinding in priemfaktore) sodra die tegnologie redelik omvattende berekenings kan hanteer. Die belangstelling in kwantumverwerking is aangevuur deur beide die besef dat die toenemende miniaturisering noodwendig rekenaarwetenskaplikes met kwantumverskynsels sal konfronteer, en deur die begryp van die potensiaal van massief parallelle verwerking deur die gebruik maak van die Hilbert-ruimtevoorstelling van kwantumstelsels en die spesiale eienskappe van kwantumverstrengeling. Die onderwerp lˆ e by die sameloop van fisika, rekenaarwetenskap en wiskunde en hierdie bydrae verken die idees van di´ e drie gebiede wat die belangrikste rol in kwantumberekening speel en besin oor die definisies van en die waarskynlike gebruik vir kwantumverwerking asook sy verhouding tot die klassieke berekeningskompleksiteit. Ten slotte word ’n uitgebreide geannoteerde bibliografie verskaf as gids vir die ge¨ ınteresseerde leser tot die literatuur in di´ e onderwerp.AbstractQuantum computing There has been no lack of coverage in the past few years in scientific journals of the topic of quantum computation. Rightly so, as this is a novel idea with—so far—at least one very important practical application (prime factorisation) as soon as the technology can accommodate reasonably sized computations. Interest in quantum computing has been sparked by both the realization that increasing miniaturisation will eventually bring computer scientists face-to-face with quantum effects, and by the grasping of the potential for massive parallelism inherent in the Hilbert space representation of quantum systems and in the special effects of quantum entanglement. The topic lies at the confluence of physics, computer science and mathematics and this contribution reviews the ideas from these three fields that play the most important role in quantum computation and reflects on the definitions of and prospective use for quantum computing as well as its relation to classical computational complexity. Finally, an extended annotated bibliography is provided as a guide for the interested reader to the literature in the subject.
There has been no lack of coverage in the past few years in scientific journals of the topic of quantum computation. Rightly so, as this is a novel idea with--so far--at least one very important practical application (prime factorisation) as soon as the technology can accommodate reasonably sized computations. Interest in quantum computing has been sparked by both the realization that increasing miniaturisation will eventually bring computer scientists face-to-face with quantum effects, and by the grasping of the potential for massive parallelism inherent in the Hilbert space representation of quantum systems and in the special effects of quantum entanglement.
Deze PhD onderzoekt gespecialiseerde hardware om computationeel moeilijke problemen efficiënter op te lossen. Het werk richt zich op twee veelbelovende technologieën: fotonische kwantumcomputers en Ising-machines. Beide systemen verankeren computationele taken direct in hun dynamica, waardoor hun natuurlijke evolutie deze taken oplost. Deze vormen van rekenen bieden energiezuinige en schaalbare alternatieven voor traditionele digitale hardware. Het eerste deel draagt bij aan fotonische kwantumcomputing door efficiëntere klassieke algoritmen te ontwikkelen die realistische simulaties en optimalisaties mogelijk maken van lineaire optische circuits met fotonenteldetectoren. Dergelijke circuits worden gebruikt om niet-Gaussische kwantumtoestanden te genereren, zoals GKP-toestanden, die bijvoorbeeld dienen als bouwstenen voor universele kwantumcomputers. Verder introduceren we recurrente Gaussische kwantumnetwerken die tijdreeksen van kwantumtoestanden kunnen verwerken en beter presteren op diverse kwantummechanische communicatietaken. Het tweede deel onderzoekt analoge Ising-machines om combinatorische optimalisatieproblemen op te lossen. Dergelijke problemen zijn alomtegenwoordig in wetenschap en industrie. We identificeren een superieure methode om de verhoudingen tussen interne interacties en externe velden beter te beheersen, een prestatiebepalende balans die vaak ontbreekt in analoge Ising-machines. We breiden deze conclusies uit naar hogere-orde Ising-machines, die bijzonder geschikt zijn voor industrieel relevante ‘vervulbaarheidsproblemen’. Tot slot stellen we een efficiëntere manier voor om Max-3-Cut-problemen in Ising-machines te representeren, wat hun oplossingsprestaties verhoogt.
De fysici die de kwantummechanica in de eerste helft van de twintigste eeuw ontwikkelden, waren zich er onmiddellijk van bewust dat met het ontstaan van de kwantummechanica ook de prangende vraag ontstond naar een nieuwe kennisleer en naar een nieuw wereldbeeld. Toch is het pas in de jaren zeventig dat het kwantumdebat voor het grote publiek zichtbaar werd. Toen ontstond de stroom van bestsellers die ons ervan willen overtuigen dat de kwantummechanica niet enkel de belofte van een transformatie van een materialistisch naar een holistisch wereldbeeld in zich draagt, maar tevens de impuls tot een soortgelijke cultuurtransformatie.\nNu de eenentwintigste eeuw aangebroken is en we op de drempel staan van een nieuw technologisch tijdperk, waarin juist de kennis van de niet-lokale kwantumverstrengelingen omgezet wordt in technologieën als kwantumcryptografie en kwantumcomputers, willen we evalueren of de gemaakte belofte nagekomen is. Krijgt een holistische cultuur momenteel gestalte of vormen deze nieuwe technologieën een uitdrukkelijke voortzetting van de vaak ontmenselijkende technologische evolutie van de voorbije eeuw? Is het ontstane enthousiasme op het ideële vlak wel toereikend als tegenwicht voor de twintigste-eeuwse fragmentatie van onze dagelijkse leefwereld? Deze kwestie belichaamt de belangrijkste eenentwintigste-eeuwse uitdaging voor al wie nadenkt over de gevolgen van de kwantummechanica.
Momenteel gaat veel aandacht uit naar de regulering van AI, maar achter de horizon ligt al een nieuwe technologie te wachten: quantumtechnologie.Quantumsensoren, quantum computing en quantum com mu ni catie zijn volop in ontwikkeling en sommige toepassingen vinden al hun weg naar de praktijk.Deze nieuwe technologie kan een enorme bijdrage leveren aan de wetenschap en maatschappij, bijvoorbeeld door extreem nauwkeurige sensoren, door rekenkracht die biljoenen keren sneller is dan conven tionele (elektronische) computers en door zeer snelle en veilige communicatienetwerken.Naast deze kansen zijn er ook risico's die wellicht vragen om regulering.In deze bijdrage wordt ingegaan op de vraag in hoeverre quantum techno logie (nu al) regulering behoeft.1 Inleiding Kunstmatige intelligentie (AI) is momenteel een hype en in veel landen gaan er enorme onderzoeksbudgetten naar AI-onderzoek. 1 De ontwikkelingen rondom generatieve AI, zoals ChatGPT, zijn verbluffend.Maar terwijl iedereen het heeft over AI, dienen zich alweer nieuwe technologieën aan.Iets meer op de achtergrond (althans in de media) zijn de ontwikkelingen op het gebied van quantum techno logie, waarop de aflopen jaren veel vooruitgang is geboekt.Op het terrein van quantum sen soren en quantumcom mu ni catie zijn de eerste toepassingen reeds in gebruik.Quantum computing, een andere grote belofte in dit domein, kan naar verwachting in 5-10 jaar in de praktijk worden gebruikt.2 Hoewel quantum com pu ters momenteel nog niet praktisch toegepast kunnen worden, dragen ze de belofte van enorme rekenkracht.Ze kunnen biljoenen keren sneller rekenen dan conven tionele (elektronische) computers.Quantum com pu ters zouden een trendbreuk zijn in de beroemde Wet van Moore die stelt dat de rekenkracht op microchips elk jaar ruwweg verdubbelt.3 Wetenschappers kunnen hiermee steeds grotere hoeveelheden data analyseren,
Research into quantum computation over the past 20 years has been very successful in stimulating the development of quantum cryptography (already in industrial application), the study of quantum information and the discovery of novel algorithms for traditionally hard and interesting problems such as prime factorisation. This paper attempts to explain why certain (strong and interesting) results in quantum computation still fall short of establishing universality (and programmability) for quantum computing. The notion of a computing device in a specific class is crucial for the development of a complexity theory and - more basically - establishes the notion of programmability. We review the well-established notions of universality in classical deterministic and probabilistic computing before moving on to examine the concept of a universal QTM introduced by Deutsch. In hierdie bydrae word die vernaamste resultate oor sogenaamde universele kwantumberekening toegelig. Daar word 'n oorsig gegee oor die model wat gebaseer is op die kwantummeganiese Turing-masjien (KTM) van Deutsch. Ons lig die konsep van berekeningsuniversaliteit toe vir probabilistiese rekentoestelle en vergelyk dit met die vereistes wat aan 'n veronderstelde universele KTM gestel sou word. Die vermoede word geopper dat die semi-universele hibriede toestel (SUHT) wat deur die resultaat van Bernstein en Vazirani gesuggereer word, essensieel nie kwantummeganies is nie.