Studenten van de Hogeschool van Amsterdam (HvA) profiteren van uitdagingen uit het bedrijfsleven naar de kwantumcomputers van IBM.
Quantum computing Staat nog in de kinderschoenen, en de grootste kwantumcomputer van dit moment staat op IBM en telt 127 stops.
Maar de verwachtingen zijn hooggespannen en overheden, de wetenschappelijke wereld en het bedrijfsleven verwachten steeds vaker van elkaar dat ze klaar zijn voor een nieuwe technologische revolutie.
Morton Deetsma leidt gespecialiseerde docenten toegepaste kwantumcomputers In de HvA, in samenwerking met het Centrum voor Wiskunde en Informatica en Capgemini.
Volgens Deetsma, Nederland staat op de eerste plaats in Europa op het gebied van quantum computing. “Het centrum van kwantumtechnologie en kwantumcomputing bevindt zich in Delft, waar de TU samen met Qtech aan deze kwestie werkt”, zei hij. “Maar Amsterdam speelt een belangrijke rol, bijvoorbeeld Qsoft, dat zich richt op softwareontwikkeling voor quantum computing wereldwijd. Al met al staan we er in Nederland goed voor.
De Nederlandse overheid ziet kwantumtechnologie als een kans en investeert fors in de sector. Vorig jaar deed Nederland dat wel ik615m is beschikbaar met als doel een toonaangevende wereldwijde hub voor kwantumcomputing te worden. Eerder dit jaar werd bekend dat het succesvolle Nederlandse kwantumbedrijf Q&A gaat fuseren met de Franse kwantumcomputerbouwer Pascal. Dit roept de vraag op of de Nederlandse overheid genoeg doet om het land aantrekkelijk te houden voor dit soort startups.
Waarom is het geld volgens Deitsma beschikbaar gesteld in het ontwikkelingsfonds. “Hierdoor willen we onze positie als natie versterken”, zei hij. “Het uiteindelijke doel is natuurlijk om nummer één te worden. We willen op dit gebied boven de verschillende rankings uitstijgen.
De docent koppelt Q&A graag aan een Frans bedrijf, want volgens hem zouden verschillende Europese landen op termijn richting het Europese ecosysteem moeten gaan. “Ieder land begint automatisch, maar er is geen ontkomen aan dat het uiteindelijk een Europees verhaal zal worden”, zei hij. “Het implementeren van dit soort nieuwe technologie kost veel geld, tijd en vindingrijkheid en veel landen kunnen het zich niet veroorloven.
“Je ziet dat de Verenigde Staten en China grote economieën kunnen worden, maar om Europa een vitale rol te laten spelen in deze wereld, moeten we gaan samenwerken.”
Overheidsinvestering
Het geld uit het ontwikkelingsfonds ging naar Quantum Delta NL, dat het Nationaal Milieusysteem Quantum Innovatie in het leven roept met als doel talent aan te trekken en technologie op de markt te brengen. In 2019 is in Nederland het nationale programma Quantum Technology uitgebracht. Het is opgesteld door kennisorganisaties, instellingen en maatschappelijke organisaties en heeft actiepunten die Nederland helpen een hoge positie te behouden op het gebied van quantumtechnologie.
Volgens Deetsma is het belangrijk dat niet alleen wetenschappelijke instellingen zich richten op kwantumtechnologie, maar dat alle onderwijsniveaus zich meer op technologie richten. “Er moet in het basisonderwijs aandacht zijn voor technologie om in de toekomst voldoende vaardigheden op te doen”, zei hij. “Dat geldt niet alleen voor zaken als software engineering, AI en kwantumtechnologie, maar ook voor zaken als chemische technologie, cv-installaties en elektriciteit. Als land kunnen we niet zonder dit soort professionals, en die hebben al een duidelijk tekort.
Huidige uitdagingen
Om kennis van kwantumcomputing na te streven van fundamenteel onderzoek tot de toepassing ervan, introduceerde de HvA vorig jaar een miner in toegepaste kwantumcomputing. Binnen het programma onderzoeken studenten de toepassingen van kwantumcomputers vanuit een praktisch perspectief en testen ze de huidige technologie.
Samen met het bedrijfsleven werken studenten aan concrete quantumtaken en vraagstukken. Dat doen ze op enkele echte kwantumcomputers, bijvoorbeeld IBM en TU Delft, die via de cloud kunnen worden getest. Studenten werken aan taken op simulatoren die op hun eigen laptop draaien.
Volgens Deetsma zijn de grootste uitdagingen van quantum computing op dit moment de gebruikte technologie op het gebied van decoreferentie, meetproblemen, ontwikkeling en hardware. “Het meetprobleem ontstaat wanneer je de tussentijdse resultaten wilt weten van een berekening waarin een kwantumcomputer werkt”, zei hij. “Wanneer je een quilt meet, verliest deze zijn informatie en gaat naar het klassieke niveau van 0 of 1. Dat wil zeggen, met quantum computing kun je geen tussenresultaten zien, bijvoorbeeld bij het testen van software die problemen veroorzaakt.”
Dichohrens verwijst naar ruis, dat erg gevoelig is voor een kwantumcomputer. “Hiermee wordt de informatie in een pond gemakkelijk beïnvloed door zijn omgeving en verandert daarom”, zei Deedsma. “Dit zorgt ervoor dat je niet te lang kunt rekenen en dat het probleem groter wordt naarmate het aantal gebruikte stops toeneemt.”
Er zijn ook verschillende technieken voor kwantumcomputing, en de tijd zal leren welke uiteindelijk de wereld zal domineren, zei hij. “Je hebt bijvoorbeeld supergeleiding bij zeer lage temperaturen, maar fotonische geleiding en koude atomen houden de atomen nog steeds vast met behulp van een laser, dus het is nog niet duidelijk wat de winnende technologie zal zijn.
Een ultieme uitdaging Meet technologie, zegt Deedsma. Op dit moment staat de grootste kwantumcomputer op 127 stops, maar de ambitie van IBM is om in 2023 een kwantumcomputer te bouwen met 1.000 stops. “Om supergeleiding bij zeer lage temperaturen te bereiken, heb je een vriezer nodig”, zei hij. “Deze zijn nog klein voor die 127 doppen. Maar als je naar IBM 1.000 wilt gaan, kun je je voorstellen dat de vriezer die daarvoor nodig is behoorlijk groot moet zijn.
“Bovendien is bekabeling – alsof het een gek is – een heel praktisch probleem. Als je quilts wilt aansturen, heb je een kabel nodig. En al die kabels moeten in die vriezer. Voor nu is het een uitdaging.
Wees klaar
Volgens Deitsma is het belangrijk dat Nederland als land goed voorbereid is. “Onderschat niet hoe snel deze technologie evolueert”, zei hij. “Onze laptops kunnen het net zo goed als supercomputers die 20, 30 jaar geleden bestonden.”
De docent wees erop dat kwantumtechnologie meer omvat dan kwantumcomputing alleen. “We onderscheiden vier componenten in de kwantumtechnologie – computer, simulatie, perceptie en communicatie”, zei hij. “De faculteit Technische Natuurkunde van de HvA richt zich meer op communicatie- en gevoeligheidscomponenten omdat ze hardwarematig zijn.”
Door de ontwikkelingen op deze gebieden heeft Nederland een aantal verantwoordelijkheden naarmate de kwantumtechnologie voortschrijdt. Deze verantwoordelijkheden zijn één in een reeks van acties die Quantum Delta NL onder de noemer Ethisch Juridisch Sociale Aspecten (ELSA) zet. “We beseffen dat kwantumtechnologie ons verbazingwekkende dingen kan brengen, maar daar zit een keerzijde aan”, zei Deedsma.
Hij noemde bijvoorbeeld de bewezen mogelijkheid dat een kwantumalgoritme theoretisch het veelgebruikte RSA-coderingsprotocol zou kunnen breken. Het bruikbare kwantumsysteem zal naar verwachting over 10 tot 15 jaar beschikbaar zijn. “We moeten nu over die dingen nadenken, want het heeft vandaag verstrekkende gevolgen”, zei hij. “In afwachting van een kwantumcomputer slaan mensen en bedrijven mogelijk al berichten op die beschadigd zullen raken.
“Als iemand je factuur voor een internetbestelling onderschept en begrijpt, hoef je je daar niet al te veel zorgen over te maken. Maar dat geldt bijvoorbeeld niet voor staatsgeheimen. Daarom worden er nu al alternatieve algoritmen – zogenaamde post-quantum cryptografie-algoritmen – ontwikkeld.
Maar de docent zei dat de effecten van kwantumtechnologie ook op andere gebieden moeten worden bekeken, zoals recht en protocol. “Hoe zit het met de impact op de gemeenschap?” hij zei. “Hoe gaan we verantwoord om met nieuwe technologie? Het is belangrijk dat we daar als land over nadenken.
Taitzma wees op AI, wiens technologische ontwikkeling en implicaties Nederland en Europa ‘overtroffen’. “De Verenigde Staten en China lopen voorop op dit gebied, en als gevolg daarvan zijn we altijd iets achtergebleven, zelfs als het gaat om de kenmerken die we met Elsa proberen te benadrukken,” zei hij. “Dan wordt het heel moeilijk om het op te lossen. Daarom willen we van tevoren nadenken over de negatieve gevolgen en met kwantumtechnologie verder gaan dan hoe we ermee kunnen en moeten omgaan.
“Reisliefhebber. Razend bescheiden lezer. Ongeneeslijke internetspecialist.”
More Stories
Nederland roept Israël op om het UNRWA-embargo te heroverwegen en dringt aan op een staakt-het-vuren
Bizar… Nederlands veldrittalent maakt het uit met Belgisch team, dat woedend reageert: ‘Ik hoop dat je faalt’
De Asieldienst kreeg in april een boete van 50.000 euro per dag opgelegd