Categories: Actueel

Is Europa klaar voor tweede kwantumrevolutie?

EU-voorzitter Nederland organiseerde Quantum Europe in samenwerking met de Europese Commissie en QuTech, het instituut van de TU Delft en TNO dat onderzoek doet naar kwantumtechnologie. Het doel: investeringen in kwantumtechnologie in heel Europa stimuleren en de Europese wetenschap en industrie samenbrengen.

Rogier Verberk van QuTech: "Dit is het moment om te investeren in kwantumtechnologie en kwantumcomputing. De wetenschap is er rijp voor. We hebben de afgelopen jaren ontdekkingen gedaan, waarmee de kwantumtechnologie in stroomversnelling kan raken. Nu draait het om kansen pakken."

Nieuwe revolutie

De eerste kwantumgolf bracht de transistor en de laser. De toepassingen daarvan zijn overal om ons heen: in MRI-scans, mobiele telefoons, computers en andere telecomsystemen. De tweede golf brengt ons:

kwantumcommunicatie: communicatie die niet is af te luisteren.
kwantumsensoren: een nieuwe generatie extreem gevoelige sensoren.
kwantumcomputer: een bijzonder slimme computer met gigantische rekenkracht.

Gedrag van natuur op kleine schaal

Kwantummechanica is de theorie die het gedrag van de natuur op de microscopische schaal van moleculen en atomen beschrijft. Waar wij rekenen in grote afmetingen als meters en kilogrammen, rekent de natuur op die schaal niet. Zo is de hoeveelheid energie op kleine schaal niet willekeurig te kiezen, maar alleen in variabele waarden die altijd een veelvoud zijn van de kleinste hoeveelheid. Vanuit die theorie zijn de laatste decennia steeds meer ontwikkelingen tot stand gekomen.

Slimmer dankzij qubits

Verberk: "Neem de superpositie: het natuurlijke verschijnsel dat 1 deeltje in 2 toestanden tegelijkertijd kan bestaan of op 2 verschillende plekken. Met die wetenschap kunnen we krachtige computers bouwen. Een gewone computer slaat informatie op in bits met de waarden 0 of 1. Met onze kennis van kwantummechanica kunnen we kwantumbits, afgekort qubits, bouwen. Die kunnen tegelijkertijd 0 en 1 zijn. Zo kunnen we 2 berekeningen parallel uitvoeren. De klassieke computer moeten we tweemaal zo groot maken om hem tweemaal zo slim te krijgen. De kwantumcomputer is dubbel zo slim dankzij elke qubit extra. De rekenkracht groeit dus enorm en gaat veel sneller."

Qubits onder controle

De wetenschap kan nu 5 tot 7 qubits in 1 systeem onder controle houden. Verberk: "Daarmee behoort Nederland tot de top van de wereld. Dit is een eerste stap, maar de moeilijkste. Nu kunnen we gecontroleerd een aantal qubits met elkaar laten communiceren en ze van buitenaf aansturen en uitlezen. Daarmee komen we stap voor stap bij de kwantumcomputer. Die kan algoritmes bedenken om slimme berekeningen te maken, encryptie kraken en heeft veel meer rekenkracht."

Nieuwe revolutie breekt aan

Een nieuwe revolutie breekt daarmee aan. De kwantumcomputer biedt wetenschappelijke, economische en defensieve kansen. Zo helpt de computer bedrijven bij het doorzoeken van waardevolle big data. Natuurkundigen bij het maken van klimaatmodellen. Defensie bij het afluisteren van gecodeerde communicatie. De logistiek bij het optimaliseren van processen. En de industrie bij het berekenen van nieuwe vliegtuigconcepten of farmaceutische systemen.

Koploper blijven

Verberk: "Heel veel sectoren zullen baat hebben bij deze uitvinding. Om te werken aan marktintroductie moeten bedrijven, wetenschappers en engineers bijeen komen. Zij moeten aangeven waar toepassingen nodig zijn. Bedrijven in de Verenigde Staten en China investeren al flink in kwantummechanica. Willen we koploper blijven in de fundamentele wetenschap en het bouwen van complexe machines, dan moet Europa dat ook doen."