Wereldwijde race om basis
In een laboratorium in Delft werkt natuurkundige
Leo Kouwenhoven aan een computer met
onvoorstelbaar meer rekenkracht dan de
beste supercomputer van nu. Deze
quantumcomputer kan voor een
technologische revolutie zorgen.
Zaken waarvan we nu
nog dromen, komen
binnen handbereik.
Zoals het ontwerpen van
een nieuw medicijn
22
Er is in de wereld een race gaande om
de eerste quantumcomputer te pro
duceren. Leo Kouwenhoven, hoog
leraar quantumtransport aan de TU
Delft en leider van het Delftse
Quantumlab van Microsoft, heeft met zijn
team goede kaarten in handen. Filmmaker Da
vid Kleijwegt volgde hem zes jaar lang op de
voet. In de televisiedocumentaire De Race is te
zien welke weg hij heeft afgelegd om te komen
waar hij nu staat. Die weg was niet zonder ob
stakels.
Als het lukt om dit rekenwonder te produce
ren, komen zaken waarvan we nu nog dromen
binnen handbereik. Denk aan het ontwerpen
van nieuwe medicijnen: in plaats van eindeloos
te testen welke stoffen werken en welke niet,
kan een quantumcomputer dat in de toekomst
wellicht gewoon simuleren en uitrekenen.
Hetzelfde geldt voor materialen die hun weer
stand verliezen bij extreem lage temperatuur:
supergeleiders. Slaag je erin een supergeleider te
maken die op kamertemperatuur werkt, dan
kun je elektriciteit zonder enig verlies transpor
teren. Dat zou een grote stap richting de oplos
sing van het energieprobleem zijn. Met extreem
veel rekenkracht kun je gewoonweg alle moge
lijke materialen simuleren tot je er één hebt ge
vonden met de juiste eigenschappen.
Bizar
De quantumcomputer is niet zomaar een snel
lere computer. Hij werkt op een fundamenteel
andere manier, door de bizarre wetten van de
quantummechanica te gebruiken. Volgens die
wetten kan een deeltje bijvoorbeeld op meer
dere plekken tegelijk zijn. Stel dat je in een dool
hof staat en zo snel mogelijk de uitgang wilt vin
den. Er zit niets anders op dan alle paden langs
te lopen tot je de juiste hebt gevonden. Een com
puter doet dat ook, maar dan heel erg snel. Een
quantumcomputer daarentegen, probeert
paden niet één voor één uit, maar allemaal tege
lijk. Hij kan multitasken en dit maakt hem zo
onvoorstelbaar veel krachtiger dan alle super
computers die we nu hebben.
Een gewone computer rekent met bits. Een
quantumcomputer is tot deze buitengewone
berekeningen in staat dankzij bits met quan-
tumeigenschappen: qubits. Maar die eigen
schappen zijn heel kwetsbaar. De omgeving kan
bij het minste of geringste de quantumeigen-
schappen verstoren en fouten in de berekenin
gen veroorzaken. Deze fouten vormen de groot
ste horde op weg naar een bruikbare quantum
computer. Je dient ze te corrigeren of te voorko
men.
Corrigeren is een complex klusje, waar heel
veel hulpqubits voor nodig zijn. Slaag je er ech
ter in een stabiele qubit te maken die nauwelijks
fouten maakt, dan kun je met veel minder qu
bits toe. Een typisch gevalletje 'voorkomen is
beter dan genezen'. En laat een superstabiele
qubit nou net de kracht van de aanpak van
Leo Kouwenhoven zijn.
Majoranadeeltje
In 2012 bereikte Kouwenhoven een we
tenschappelijke doorbraak die wereld- f
wijd veel belangstelling trok. De 55-jarige
quantumfysicus slaagde erin het zogehe
ten majoranadeeltje te produceren. Al in
1937 voorspelde de Italiaanse theoreticus
Ettore Majorana het bestaan van dit deeltje,
maar tot dan toe had niemand het ge
vonden. Dit geheimzinnige deeltje
bleek de perfecte bouwsteen te
zijn voor de quantumcom
puter, dankzijzijn grote
stabiliteit. In de
jaren volgend op deze ont-
ZATERDAG 26 JANUARI 2019 GO
A
Alle ballen op de eerste
Snel de uitgang vinden van een
doolhof is voor de quantumcompu
ter geen probleem. Volgens de wet
ten van de quantummechanica kan
hij, anders dan computers van nu, op
meerdere plekken tegelijk zijn en
dus alle paden tegelijk uitproberen.
ILLUSTRATIE AD/THIJS UNGER
FENNA VAN DER GRIENT
Leo Kouwenhoven: ,,Dit jaar eerste
goede qubit bouwen.'' foto bob bronshoff
