Ondanks dat je misschien niet dagelijks nieuws hoort over de quantumcomputer staan de ontwikkelingen rondom deze technologie niet stil. De verwachtingen voor quantum computing zijn hoog. Zo moet het sneller oplossingen bieden voor complexe problemen dan conventionele computing. Denk bijvoorbeeld aan vraagstukken op het gebied van klimaatverandering, chemische technologie, farmaceutisch onderzoek, financiën en lucht- en ruimtevaartontwerp. Deze technologie heeft de potentie om verschillende industrieën te transformeren en laat Nederland een van de koplopers zijn als het gaat over quantum computing. Er vinden genoeg spannende ontwikkelingen plaats in ons land, maar er zijn ook zeker nog grote uitdagingen te overwinnen om het volle potentieel van quantum computing te benutten.
De weg naar het bouwen van een echte quantumcomputer
Om de uitdagingen van quantum computing te begrijpen, is het eerst belangrijk om wat achtergrond over quantum computing te kennen. Quantumcomputers zijn gebaseerd op eigenschappen van de quantumfysica, zoals superpositie en verstrengeling. Daarvoor wordt gebruik gemaakt van quantumbits, ook wel qubits genaamd. Een eenvoudige manier om een qubit te begrijpen, is door het te zien als een munt, waarbij het zich zowel in kop- als muntstand kan bevinden. Wanneer de munt draait is deze in zekere zin tegelijkertijd in een kop- en muntstand. Deze stand staat bekend als een “superpositie” van de twee standen. Qubits zijn echter extreem kwetsbaar en elke externe interactie kan dataverlies veroorzaken. Daarnaast moeten qubits bij zeer lage temperaturen werken om ruis te minimaliseren.
Hoewel quantumsystemen efficiënter zijn en beter presteren bij bepaalde problemen, is er veel rekenkracht nodig om ze te ontwerpen, te modelleren en te gebruiken. Deze systemen zullen conventionele computers niet volledig vervangen, maar naast supercomputers werken in een hybride quantum/klassiek model.
Er bestaan op dit moment quantumsystemen met tientallen of honderden qubits, maar om commerciële relevantie van quantumcomputers te realiseren, is het noodzakelijk om op te schalen naar meer dan een miljoen qubits. Daarvoor zullen eerst uitdagingen zoals de kwetsbaarheid van qubits en het creëren van programmeertalen op een hoger niveau overwonnen moeten worden.
Hoewel er de laatste tijd aanzienlijke vooruitgang is geboekt, wordt geschat dat grootschalige implementatie die commerciële waarde voor gebruikers oplevert pas over 10 tot 15 jaar zal zijn.
Uitdagingen en kansen van quantum computing
Om tot die meer dan een miljoen qubits te komen, is het verbeteren van de kwaliteit en kwantiteit van qubits een van de belangrijkste vraagstukken. Daarvoor zijn schonere materialen en efficiëntere en geavanceerdere interconnectietechnologie nodig dan de methoden die vandaag de dag beschikbaar zijn.
Zoals eerder benoemd, zijn qubits zeer kwetsbaar, dus om de stabiliteit ervan te garanderen en betrouwbare berekeningen mogelijk te maken, is foutcorrectie essentieel.
Ondanks deze technische uitdagingen is de toekomst van quantum computing veelbelovend. De samenwerking tussen de wetenschappelijke gemeenschap, bedrijven en industrieleiders is zeker de drijvende kracht achter de vooruitgang op dit gebied.
Samenwerking met QuTech
Een voorbeeld van die samenwerking, is de vruchtbare samenwerking met QuTech, een samenwerkingsverband tussen de TU Delft en TNO, en Intel. Doordat er expertise, mankracht en faciliteiten worden gedeeld, worden er baanbrekende resultaten geboekt.
In 2021 ontwierpen en testten onderzoekers en technici van QuTech en Intel samen een cryogene chip. Deze Horse Ridge onderzoekschip van Intel kan qubits besturen die werken bij extreem lage temperaturen. Met de doorbraak in Horse Ridge werd het mogelijk om qubits te besturen met behulp van elektronische cryogene chips. Bovendien opende deze technologie ook de deur naar het oplossen van het ‘bedradingsknelpunt’. Quantumprocessoren hebben namelijk elektronische besturing nodig en het aansluiten van een besturing op kamertemperatuur vereist veel draden die naar de cryogene kamer in de ‘koelkast’ moeten lopen. Dit belemmert de schaalbaarheid. Cryogene elektronica biedt echter nieuwe oplossingen om dit probleem aan te pakken.
Recentelijk is besloten om deze samenwerking voort te zetten. Daarbij zal het onderzoek zich nu met name richten op cryo-CMOS-technologie op de geavanceerde verwerkingstechnologie van Intel.
Zoals gezegd, hebben quantumcomputers het potentieel om een revolutie teweeg te brengen op gebieden als wetenschappelijk onderzoek, het ontwerpen van medicijnen, financiën en nog veel meer. Maar voordat we daar zijn, zijn er nog een aantal hindernissen te nemen en daarvoor zijn samenwerking en interdisciplinair onderzoek van essentieel belang om het volledige potentieel van deze innovatieve technologie te benutten.
Dit is een ingezonden bijdrage van Intel. Via deze link vind je meer informatie over de mogelijkheden van het bedrijf.
16 uur geleden
Expert bijdrage
