Development

Infrastructuur
Kwantum

Wie durft?

Nederland dreigt achterop te raken met gebruik van de kwantumcomputer.

16 november 2016

Afgelopen week bracht deze site het nieuws dat Atos gaat investeren in kwantumsoftware. Dit is een zeer verstandige keuze die navolging verdient.

De kwantumcomputer is geen verre toekomst, maar staat om de hoek. Bedrijven in Europa lopen nu al ver achter met hun investeringen in kwantumtechnologie, en lopen het risico voorgoed achterop te raken.

Het is niet de vraag of er een kwantumcomputer gaat komen, maar wanneer. Sterker nog, de kwantumcomputer is er eigenlijk al. IBM heeft een kwantumcomputer van 5 qubits groot die voor iedereen te gebruiken is. Google presenteerde eerder dit jaar een processor van 9 qubits, en werkt volgens ingewijden daarnaast aan een veel groter systeem van wel 50 qubits. Een dergelijke 50-qubit kwantumcomputer is op sommige terreinen al krachtiger dan de snelste reguliere supercomputer.

Hoe zat het ook alweer met qubits en rekenkracht?

Kwantumcomputers hebben een fundamenteel andere architectuur dan onze huidige computers. Ze rekenen niet met gewone bits die de waarde 0 of 1 kunnen hebben, maar met qubits, die de kwantummechanische principes van superpositie en verstrengeling gebruiken om tegelijkertijd 0 en 1 te zijn. Door deze eigenschap groeit de potentiële rekenkracht van een kwantumcomputer exponentieel met het aantal qubits. Een kwantumcomputer met 50 qubits kan dus voor bepaalde problemen in één tijdstap berekenen waar een klassieke computer 2 tot de macht 50 tijdstappen voor nodig heeft.

Lange tijd zaten kwantumcomputers in de fundamenteel wetenschappelijke hoek. De praktische belemmeringen om een dergelijke computer te bouwen zijn enorm. Het is zeer ingewikkeld om een qubit te isoleren en te manipuleren. Om invloeden van buitenaf tegen te gaan zijn supergeleidende magneten en temperaturen richting het absolute nulpunt nodig. De afgelopen jaren is veel onderzoek gedaan op dit gebied, en is de technologie inmiddels zo ver gevorderd dat de kwantumcomputer steeds serieuzere vormen begint aan te nemen. Grote Amerikaanse bedrijven stappen in en zetten hun eigen quantum computing labs op. Intel, IBM, Microsoft en Google investeren aanzienlijke bedragen in het ontwikkelen van kwantumprocessoren.

Europese bedrijven blijven hierbij achter. Nog te vaak hoor ik hier zeggen dat commerciële kwantumcomputers iets voor de verre toekomst zijn, en dat investeren hierin nu nog niet verstandig is. Maar ik geloof dat we nu al op de drempel staan van het kwantumtijdperk. Als Google of een andere instelling binnen enkele jaren een systeem van rond de 50 qubits presenteert, verwacht ik dat de markt voor kwantumsoftware definitief door zal breken. Het softwarebedrijf dat dan vooraan wil staan moet nu al volop bezig zijn met de ontwikkeling hiervan. Het ontwikkelen van algoritmes en protocollen voor kwantumcomputers is zeer complex en onvergelijkbaar met het programmeren voor klassieke computers. Bij het CWI werkt al sinds midden jaren ‘90 een onderzoeksgroep aan quantum computing, dus ik kan uit ervaring vertellen dat het jaren kan duren om een geschikt kwantumalgoritme te ontwikkelen en uit te werken. Bedrijven die pas in de kwantumsoftware stappen als de kwantumcomputer beschikbaar is, zijn simpelweg te laat.

Gelukkig is er voor de Europese softwarebedrijven goed nieuws. De Europese Unie heeft plannen om de Amerikaanse dominantie in kwantumtechnologie tegenwicht te bieden door vanaf 2018 een Quantum Technology Flagship te lanceren, een grootschalige investering van €1 miljard om kwantumtechnologie hier van de grond te krijgen. Nederland heeft een uitstekende uitgangspositie om hier een leidende rol in te spelen. Met onderzoeksinstituten QuTech (kwantumhardware) en QuSoft (kwantumsoftware) heeft ons land ruimschoots fundamentele kennis beschikbaar. Wat we nu nog nodig hebben zijn bedrijven die het net als Atos aandurven om de stap naar kwantum te zetten. Wie durft?

Reactie toevoegen
2
Reacties
CWI 17 november 2016 11:44

We weten theoretisch hoe een kwantumcomputer werkt. Het is dus zeker mogelijk om al te werken aan kwantumsoftware, ook al is er nog geen kwantumhardware beschikbaar.

Erwin 16 november 2016 15:35

Om een Kwantumcomputer te gebruiken, moet je er eerst eentje hebben.