Nederlandse topwetenschapper gaat quantumcomputer ontwikkelen voor Microsoft

21 november 2016

De race naar de eerste echte quantumcomputer lijkt echt begonnen. Eerder ging de top-quantumwetenschapper John Martinis al naar Google. Nu gaat de Delftse quantumwetenschapper Leo Kouwenhoven naar Microsoft.

Microsoft heeft besloten dat de tijd rijp is om de gok te wagen en in te zetten op de ontwikkeling van een quantumcomputer. De kans dat het niet lukt is reëel, maar áls het lukt is dat een enorme doorbraak. Microsoft maakt gebruik van de expertise die er bij de TU Delft is. Op de campus zal een Nederlandse Station Q verrijzen. Leo Kouwenhoven treedt na dertig jaar in dienst te zijn geweest van de TU Delft in dienst bij het Amerikaanse softwarebedrijf. Hij gaat werken onder leiding van Todd Holmdahl, die voor Microsoft eerder al ’onmogelijke’ projecten als de Xbox Kinect en de HoloLens ontwikkelde.

Bekijk hier een recent college dat Leo Kouwenhoven gaf over de quantumcomputer:

Privacy: kan de quantumcomputer straks al onze wachtwoorden kraken?

Kan een quantumcomputer al onze wachtwoorden kraken? En wat zal er allemaal veranderen als die supersnelle computer er eenmaal is? Na dit college kun je eindelijk meepraten over de wondere wereld van de quantumcomputer! 

Van bits naar qubits

Gewone computers rekenen met bits: met nulletjes en eentjes, schakelaartjes die aan of uit staan, waarvan er miljoenen op een chip staan. Quantumcomputers werken met qubits, die gebruik maken van de wonderlijke mogelijkheden van de quantumwereld, waarin deeltjes tegelijkertijd linksom als rechtsom kunnen draaien. Qubits kunnen tegelijkertijd aan en uit staan. 

De eerste qubits zijn al gebouwd. Het probleem is dat als je meerdere qubits aan elkaar koppelt, dat ze moeilijk in ’leven’ te houden zijn. Een paar qubits lukt nog. Meer wordt een probleem. Decoherentie noemen natuurkundigen dat; een quantumtoestand verdwijnt makkelijk. Het is de reden dat we nooit een kat zullen zien die tegelijkertijd zowel dood als levend is.

Op naar de topologische qubit: 'nobelprijswaardig'

Quantumwetenschapper John Martinis werkt nu bij Google aan een quantumkaartenhuis van tussen de twintig en vijftig qubits. Microsoft kiest een onconventionele weg. In hun lab is er nog niet eens één qubit. Wel hebben ze een visionair plan, dat gebaseerd is op wonderlijke eigenschappen van hele platte – twee dimensionale – materialen. Onder leiding van de wiskundige Michael Freedman werken wis- en natuurkundigen in een vleugel van de Universiteit van Santa Barbara aan een idee dat gebruik maakt van zogenaamde Majoranadeeltjes, waar in het lab van Leo Kouwenhoven voor het eerst tekenen van werden waargenomen. Ze hebben geen lading en geen energie, waardoor ze moeilijk te beïnvloeden zijn en ze extra bescherming hebben tegen decoherentie. 

Nog nooit is een zogenaamde topologische qubit gemaakt, maar nieuwe doorbraken in Kopenhagen en Delft hebben de hoop op een doorbraak groter gemaakt. Als er een topologische qubit gemaakt wordt is dat ’nobelprijswaardig’, en kan de ontwikkeling plotseling heel snel gaan. De eerste helling is steil, maar daarna wordt de weg makkelijker.

Internetbankieren niet langer veilig?

Er zijn nog maar een paar algoritmes bedacht voor een quantumcomputer. De bekendste is Shors algoritme voor het ontbinden van grote getallen in priemfactoren. Met een quantumcomputer is het mogelijk om de hele beveiliging van internet en internetbankieren te kraken. Maar wat de harten van natuurkundigen sneller laat kloppen is dat een quantumcomputer rekent als de natuur zelf. Zo’n machine zal de kijk op de natuur veranderen en verstrekkende wetenschappelijke en filosofische consequenties hebben, verwachten ze.