18 augustus 2016

Een kijkje in de quantumkeuken

Wie over het ongebaande pad naar de computer van de toekomst gaat, maakt gebruik van de quantumtechnologie. Er wordt daarom een race gevoerd tussen onderzoekers over de hele wereld om de beste quantumtechnologie te ontdekken. Ze kunnen niet zonder elkaar, maar iedereen wil wél de beste zijn. Toch wordt er in wetenschap ook veel gedeeld. Een onderzoeksgroep van IBM in New York lanceerde begin dit jaar de Quantum Experience: een beetje quantum voor iedereen. Daar nam ik natuurlijk een kijkje!

Met hun Quantum Experience is IBM de eerste die een beetje quantumtechnologie beschikbaar maakt voor iedereen. Met een internet verbinding kun jij een quantumberekening doen, gefaciliteerd door IBM. Het idee wekte natuurlijk een hoop nieuwsgierigheid op en samen met journalist Martijn van Calmthout, ging ik de Quantum Experience aan. In de Volkskrant verscheen op 1 juli een mooi artikel over onze ervaringen.

Quantum rekenen met Martijn van Calmthout
Adrie Mouthaan

Quantumchip

Door een account aan te maken, kregen Martijn en ik toegang tot een quantumrekenmachine. Hiermee maak je berekeningen, die worden uitgevoerd op een quantumchip in een lab in de buurt van New York. De technologie van de quantumchip is vergelijkbaar met die van veel onderzoeksgroepen: het zijn supergeleidende quantumbits. Ook bij QuTech wordt hard gewerkt aan deze quantumbits , in de groep van Leo DiCarlo.

De technologie lijkt best veel op de chips die in onze klassieke computers zitten. Maar het grote verschil met de klassieke computer is dat een quantumbit in zo’n circuitje niet alleen maar een 0 of een 1 kan zijn, maar allebei tegelijkertijd! Dit brengt ongekende mogelijkheden met zich mee: onhaalbare rekenproblemen kunnen toch worden opgelost en het internet wordt echt onkraakbaar. Maar zover is het nog niet. Toch hebben we in de chip van IBM vijf quantumbits tot onze beschikking, waarmee we al best wat kleine quantumberekeningen kunnen doen.

Een van de meetopstellingen van de groep van Leo DiCarlo, nu wordt er aan gesleuteld, straks gaat er weer een quantum chip naar temperaturen vlak boven het absolute nulpunt.
privearchief Julia Cramer

Bijzonder normaal

Maar hoe werkt dat nu precies, berekeningen doen op zo’n quantumchip in New York? Omdat de technologie nog maar in de kinderschoenen staat is er dan ook maar één chip beschikbaar waarop gerekend kan worden. Deze chip zit in een meetopstelling in een lab van IBM en wordt daar op een temperatuur van een paar honderdste graden boven het absolute nulpunt gehouden. Dat klinkt misschien vreemd, maar toch is het ook best normaal dat dit kan: het lijkt eigenlijk best een beetje op mijn omgeving als quantumwetenschapper.

De mogelijkheden van de quantumchip van IBM zijn vergelijkbaar met de technologieën in andere quantuminstituten, zoals QuTech, waar ik werk. Daarbij sturen wij als wetenschappers onze quantumbits allemaal aan via een computer. Die zorgt ervoor dat alle apparaten goed met elkaar en de quantumbits communiceren, en we ons antwoord weer terugkrijgen. Dankzij het internet kunnen we dit soort berekeningen dus overal doen: in de trein, vanuit bed en dus ook vanaf de andere kant van de oceaan. Net als met mijn eigen experimenten, hoef ik dus ook niet zelf naar New York toe om berekeningen op de quantumcomputer van IBM te doen!

In het diamantlab gaat het onderzoek naar de quantumcomputer er ook serieus aan toe! Eigenlijk komen we niet vaak in de kelder, maar sturen we onze apparatuur aan vanuit onze kantoren (of vanaf elke andere plek!).
QuTech

In de wachtrij

De chip in de Quantum Experience kan dus niet alleen door mij, maar door iedereen over de hele wereld gebruikt worden. Eerst krijg je een uitleg over quantumbits en quantumrekenen (al best ingewikkeld!), en daarna mag je zelf aan de slag. Het aantal keren dat je echt zelf de chip mag besturen is beperkt. Martijn en ik moesten soms ook even in de wachtrij staan: iemand anders was al een berekening aan het uitvoeren. Maar het programma is slim: als je iets wil uitrekenen dat al eerder is gedaan, mag je ook dat antwoord inzien.

Ook kun je simuleren wat de quantumchip als antwoord zou geven. Dat laat ook meteen zien dat de technologie nog niet bruikbaar is: een gewone computer geeft met gemak het antwoord dat de quantumcomputer zou geven. En de antwoorden van de quantumchip zijn nog niet perfect betrouwbaar. Om echt bruikbare quantumberekeningen te kunnen doen zijn er nog veel meer quantumbits nodig, en mogen er geen fouten gemaakt worden.

Een kijkje in de toekomst

Met deze Experience geeft IBM ons een kijkje in de toekomst. De berekeningen zijn dan nog niet echt bruikbaar, en de antwoorden nog niet perfect, het is wel écht quantum! Het is een slimme manier om bijvoorbeeld studenten op grote schaal kennis te laten maken met quantumberekeningen. Daarbij is het ontzettend bijzonder dat je geen quantumwetenschapper hoeft te zijn om toch iets te kunnen doen met de allernieuwste ontwikkelingen in de wetenschap. Ook jij kan een dagje proberen hoe het is om quantumwetenschapper te zijn! Misschien heb je straks je droombaan wel gevonden!

Kijk op deze website van IBM voor meer informatie

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.