Wereldwijd loopt prof.dr.ir. Leo Kouwenhoven met zijn ongeveer honderd medewerkers binnen het bedrijf QuTech voorop bij de bouw van de eerste kwantumcomputer. Niet dat er al een systeem is, maar volgens de wetenschapper zit hij dicht bij het bewijs dat het mogelijk is om zo’n apparaat te bouwen en werkend te houden. Het is zijn streven om tegen 2019 ’s werelds eerste kwantumcomputer te hebben draaien.
QuTech is een samenwerkingsverband van TU Delft en TNO, met ondersteuning van diverse ministeries en bedrijfsleven, zoals Microsoft en nu Intel. Het ministerie van Economische Zaken heeft het instituut benoemd tot Nationaal Icoon, waardoor het kan rekenen op extra financiële overheidssteun. Minister Kamp verwacht er veel van. “Door de vele toepassingsmogelijkheden in onder andere ICT en de geneeskunde belooft deze technologie een belangrijke bijdrage aan wereldwijde maatschappelijke uitdagingen te leveren”, aldus de bewindsman tijdens de Innovatie Conferentie in de Ridderzaal op 6 november 2014.
Financiële en technische steun
De belofte van kwantumcomputing is dat hiermee zeer complexe rekenproblemen kunnen worden opgelost, rekenproblemen die met de huidige computertechnologie vrijwel onoverkomelijk zijn. Intel ziet kwantumcomputing als een belangrijke volgende stap in de verdere ontwikkeling van computertechnologie. Daarom hebben we in september van dit jaar een investering van 45 miljoen euro in QuTech aangekondigd. Daarnaast gaan we de komende tien jaar nauw samenwerken met de onderzoekers van het Delftse instituut en stellen mankracht, technische expertise en faciliteiten beschikbaar.
Kwantumcomputer
Een kwantumcomputer is gebaseerd op de kwantumeffecten verstrengeling en superpositie. Verstrengeling betekent dat er een mysterieuze band bestaat tussen gepaarde, elementaire deeltjes (fotonen of elektronen). Die verbinding is schijnbaar onafhankelijk van de toestand van de deeltjes. Als je weet wat de toestand is van het ene deeltje, weet je ook meteen die van het andere.
Superpositie is mogelijk nog belangrijker: het vermogen om op hetzelfde moment tegelijkertijd twee verschillende statussen te kunnen hebben. De bits van binaire computer (waar we nu allemaal mee werken) kunnen alleen de waarden 0 of 1 aannemen; de qubits van de kwantumcomputer zouden waarden kunnen bezitten die bijvoorbeeld 30% ‘0’ en 70% ‘1’ zijn. In theorie kan men met een kwantumcomputer berekeningen uitvoeren die met conventionele computers onmogelijk zijn.
Appel en deur
Om een voorbeeld te geven: ‘Er zijn tien deuren en achter één ervan ligt een appel; achter welke deur ligt deze appel?’ Stel dat de appel achter deur 9 ligt, dan zal de conventionele computer eerst bij deur 1 kijken, dan bij 2 enzovoorts, tot hij erachter komt dat de appel achter deur 9 ligt. Een kwantumcomputer zal evenwel alle deuren tegelijk openen en kan zo in één cyclus zien dat de appel achter deur 9 ligt. De uitdaging is om qubits lang genoeg stabiel te houden om gegevens te kunnen invoeren, verwerken en uit te lezen om zinvolle uitkomsten te krijgen. Die uitdaging ligt op het bordje van QuTech en Van Kouwenhoven is ervan overtuigd dat hij binnen enkele jaren een werkende kwantumcomputer zal kunnen presenteren.
Een kwantumcomputer op je bureau? Nee.
Betekent dit dat we over twintig, dertig jaar misschien allemaal een kwantumcomputer gebruiken? Nee, dat zal niet het geval zijn. Zoals gezegd spitsen de toepassingsmogelijkheden van een kwantumcomputer zich toe op zeer complexe wiskundige problemen. Er zouden bijvoorbeeld zeer grootschalige simulaties mee kunnen worden uitgevoerd, simulaties die zelfs met de krachtigste supercomputers van nu te veel tijd kosten. Dit opent nieuwe mogelijkheden voor bijvoorbeeld meteorologie, de ontwikkeling van nieuwe medicijnen, etc. Maar voor onze dagelijkse, ‘reguliere’ toepassingen blijven we bij Intel werken aan snellere, energiezuinigere en slimmere processors en technologie. Een ding is zeker: computertechnologie, of dat nu de binaire technologie is of de toekomstige kwantumtechnologie, gaat ons nog ongekende innovaties brengen.
Anne Mieke Driessen is Enterprise Director Ecosystem & Scaling Team Noord-Europa bij Intel.
