Innovatie & Strategie

Wetenschap
kwantumcomputer

Nieuw kwantum-consortium slaat brug tussen theorie en praktijk

Met een subsidie van NWO wordt vertaalslag gemaakt naar nuttige toepassingen.

Kwantumcomputer © Shutterstock Bartlomiej K. Wroblewski
24 maart 2022

Met een subsidie van NWO wordt vertaalslag gemaakt naar nuttige toepassingen.

Een consortium van bedrijven, kennisinstituten en hogescholen heeft van NWO 2 miljoen subsidie ontvangen vanuit de Nationale Wetenschapsagenda om een brug te slaan tussen kwantumcomputers en de maatschappij. Het hoofddoel van het project is om te laten zien dat kwantumcomputers nuttige berekeningen sneller kunnen uitvoeren dan de huidige klassieke computers.

“In theorie weten we allang dat dit mogelijk is”, vertelt Alfons Laarman, penvoerder van het project en daarnaast assistent-professor bij de afdeling applied Quantum algorithms (aQa) aan de Universiteit van Leiden. “Nu gaat het erom deze kennis in de praktijk toe te passen op problemen waar bedrijven mee worstelen.” Daarvoor wordt onder meer samengewerkt met Volkswagen en SCM, leverancier van software voor ‘computational chemistry’.

Ook andere organisaties -zoals SURF, TNO en CERN- participeren, maar zij zitten meer aan de fundamentele kant in het project. “Dat is het mooie van dit project. We benaderen het van twee kanten. Enerzijds verzamelen we relevante rekenproblemen uit de praktijk, samen met partners uit het bedrijfsleven. En anderzijds wordt er fundamenteel onderzoek gedaan naar nieuwe kwantumalgoritmen om deze problemen op te lossen.”

Samenwerken cruciaal

Ook Qu&Co is een van de partijen in het consortium. Zij fuseerden onlangs met de Franse bouwer van kwantumcomputers, Pasqal. Volgens Marten Teitsma, die het bijzonder lectoraat Applied Quantum Computing leidt aan de Hogeschool van Amsterdam -eveneens een consortiumpartner-  is samenwerking op het gebied van kwantum cruciaal. Dat geldt niet alleen nationaal, maar vooral ook Europees. “De implementatie van dit soort nieuwe technologie kost zoveel geld, tijd en intellect dat het voor veel Europese landen niet zelf op te brengen is. Je ziet dat de VS en China dat als grote economieën wel kunnen, maar om als Europa een rol van belang te kunnen spelen in de wereld, moeten we samenwerken.” In dat kader is Laarman verheugd om ook te kunnen samenwerken met Google binnen het project.

Klein starten en uitbreiden

Het project ‘Divide & Quantum’ heeft een looptijd van vier jaar. De subsidie van NWO wordt gebruikt om PhD’s en postdocs aan te stellen voor die tijd. “Het is de bedoeling dat zij bij de deelnemende organisaties van het consortium aan de slag gaan aan concrete problemen om zo ook de kennis over kwantumcomputing te verspreiden en verbeteren”, zegt Laarman. Een van de manieren om de brug te slaan is ‘divide and quantum’, een methode die al ontwikkeld is waarbij klassieke hardware samenwerkt met kwantumhardware. “Op die manier kunnen we een kleine kwantumcomputer compenseren met klassieke hardware en zo de verdeling steeds verder opschuiven naarmate de kwantumtechnologie vordert. Zo kunnen we op kleinere kwantumcomputers toch grote problemen oplossen door ze te splitsen. Dit biedt de mogelijkheid om sneller aan de slag te gaan met kwantumcomputing.”

Deelgebieden project

Binnen het project is een aantal subgebieden vastgesteld waarin kwantumcomputing van nut kan zijn. Dat zijn kwantum-machinelearning, chemie en optimalisatie, bijvoorbeeld in de industriële sector. “We willen bijvoorbeeld SCM helpen bij berekeningen op het gebied van chemie, voor Volkswagen kunnen we op het gebied van industrieel ontwerp met vraagstukken aan de slag en CERN wil onderzoeken hoe ze de problemen die uit de deeltjesversneller komen kunnen oplossen met machine learning”, legt Laarman uit.

Hij stelt dat het project succesvol is wanneer op één van die gebieden is aangetoond dat kwantumcomputers berekeningen sneller kunnen uitvoeren dan klassieke computers. “Er is de afgelopen jaren veel geïnvesteerd in kwantumhardware, maar nu is het zaak om daar ook nuttige toepassingen op te kunnen doen. Aan de softwarekant hebben we in dat opzicht nog een inhaalslag te maken. We gaan ons dan ook focussen op het ontwikkelen van de juiste algoritmes, het focussen op de juiste problemen en het nuttige maken van kwantumcomputing op korte termijn.”

Toepassingen kwantumcomputing

De samenwerking met de HvA is belangrijk, volgens Laarman. De hogeschool startte vorig jaar met een minor Applied Quantum Computing. Binnen die opleiding onderzoeken studenten toepassingen van kwantumcomputers vanuit de praktijk en testen de huidige technologie. In samenwerking met het bedrijfsleen werken studenten aan concrete kwantumopdrachten en -vraagstukken. Dat doen ze deels op echte kwantumcomputers van bijvoorbeeld IBM en TU Delft, die via de cloud beschikbaar zijn voor experimenten. Daarnaast werken de studenten opdrachten uit op simulatoren. “De Hogeschool van Amsterdam is al echt instrumenteel. Zij leveren al studenten die aan stage-opdrachten bij bedrijven werken. Dat gaan we uitbreiden. Bovendien is de HvA bezig met het ontwikkelen van een Master voor kwantumcomputing. Dat gaat heel goed, de eerste vakken zijn er al en daar gaan we gebruik van maken binnen het consortium”, zegt Laarman.

Breed draagvlak

De grootste uitdaging voor het project zit hem in de brug van theorie naar praktijk. “Vanuit de theorie bezien staat kwantumcomputing dichterbij de praktijk dan je zou denken, maar vanuit de praktijk lijkt dat toch verder verwijderd.” Daarom wordt er ook aandacht aan communicatie besteedt vanuit het project waarbij wordt gekeken naar hoe een breder publiek kan worden bereikt.

“Het verkrijgen van draagvlak doen we door het vinden van toepassingen van kwantum voor praktische problemen door ‘applied quantumcomputing and algorithms’, in samenwerking met Q.Amsterdam en QuTech uit Delft”, zegt Laarman. Daarnaast wordt de nadruk gelegd op het bevolkingsbreed inspireren om zo meer human resources te generen: mensen die STEM beoefenen. “Dat onderdeel van het project wordt geleid door Julia Cramer. Zij zet bijvoorbeeld in op quantum awareness workshops en aanpalend onderzoek.” Laarman besluit: “Ik denk dat het belangrijk is dat we met het huidige project precies tussen de praktijk en theorie in gaan zitten.”

Reactie toevoegen
De inhoud van dit veld is privé en zal niet openbaar worden gemaakt.