Kwantumtechnologie: aantrekkingspool voor investeerders

Gooi eens een muntje in de lucht. Zolang het in de lucht hangt, is het kop noch munt, maar enkel de kans dat het één van beide wordt. Het is net deze grijze zone die de basis vormt voor kwantumcomputers. Ze hebben het potentieel om zeer complexe statistische problemen op te lossen, die de grenzen van onze huidige computers ver overschrijden. McKinsey voorspelt dat ze in 2035 goed zouden zijn voor bijna 1,3 biljoen dollar. Uit datzelfde onderzoek blijkt dat veel kwantumbedrijven snel groeien: 39% van de respondenten gaf aan dat hun bedrijf meer dan 100 werknemers heeft, tegenover 9% in 2023. Bovendien hebben alleen al overheidsinvesteerders 34 miljard dollar aan investeringen toegezegd. Ze zijn dus zeker een nadere kennismaking waard.

Klassieke computers, de technologie achter jouw laptop en smartphone, zijn gebaseerd op bits. Een bit is een informatie-eenheid die een nul of een één kan bevatten. Kwantumcomputers daarentegen zijn gebaseerd op kwantumbits, of qubits, die zowel nullen als enen bevatten. Qubits kunnen elke combinatie van nul en één tegelijkertijd weergeven; dit wordt superpositie genoemd, een basiskenmerk van elke kwantumtoestand. Wanneer de subatomaire deeltjes van een qubit zich in superpositie bevinden, kunnen ze met elkaar in wisselwerking staan en elkaar beïnvloeden, een fenomeen dat kwantum­interferentie wordt genoemd. Kwantumchips vormen de fysieke hardware die qubits opslaat, vergelijkbaar met microchips in klassieke computers. 

Hoe werkt kwantumtechnologie?

Wanneer een klassieke computer meerdere variabelen gebruikt om een probleem op te lossen, moet hij elke keer dat een van die variabelen verandert een nieuwe berekening uitvoeren. Elke berekening is een enkel pad naar een enkel resultaat. Kwantumcomputers daarentegen kunnen door middel van superpositie veel paden tegelijkertijd verkennen. Bovendien communiceren qubits met elkaar via het fenomeen van ‘verstrengeling’. Daardoor worden qubits exponentieel geschaald: twee qubits kunnen bijvoorbeeld vier bits aan informatie opslaan en verwerken, drie kunnen er acht verwerken … Deze exponentiële schaalbaarheid geeft kwantumcomputers veel meer rekenkracht dan klassieke computers. Momenteel gebruiken organisaties voornamelijk vijf qubit-technologieën in hun pogingen om een schaalbare, universele kwantumcomputer te bouwen. Deze technologieën zijn fotonische netwerken, supergeleidende circuits, spin-qubits, neutrale atomen en gevangen ionen.

Inzet voor grote techbedrijven

Ver van jouw bed? Misschien niet, want tech zwaargewichten zetten al volop in op kwantumtechnologie. In 2024 onthulde Google een experimentele kwantumcomputer die in vijf minuten een berekening kon uitvoeren waar de meeste supercomputers tien septiljoen jaar voor nodig zouden hebben – langer dan de leeftijd van het bekende universum. De kwantumchip van Google, Willow genaamd, is vooral geschikt voor onderzoek en gespecialiseerde toepassingen. In 2022 heeft de Chinese regering 15,3 miljard dollar aan overheidsgeld toegezegd voor kwantumcomputers. In februari van dit jaar kondigde Microsoft de ontdekking aan van een nieuwe toestand van materie die volgens het bedrijf een doorbraak in kwantumcomputers mogelijk zal maken. Na zeventien jaar fysisch onderzoek onthulde de techgigant de Majorana 1-kwantumchip. Deze microprocessor maakt gebruik van de eigenschappen van een materiaal dat ’topologische qubit’ wordt genoemd en dat deeltjes oplevert die noch vloeibaar, noch vast, noch gasvormig zijn. Microsoft zegt dat de chip kan worden gebruikt om de ontwikkeling van geneesmiddelen en batterijen te versnellen en de race naar dominantie op het gebied van AI te versnellen. Veel wetenschappers zijn het erover eens dat deze topologische qubits kunnen leiden tot veel efficiëntere en minder complexe foutcorrectie. Ze kunnen ook helpen om kwantumdecoherentie te voorkomen, wat optreedt wanneer een kwantumsysteem zijn kwantumeigenschappen verliest en zich meer gaat gedragen als een klassiek computersysteem.

Voor wanneer?

De komende jaren zullen de belangrijkste spelers op het gebied van quantumcomputing – evenals een kleine groep start-ups – werken aan een gestage toename van het aantal qubits dat hun computers kunnen verwerken en aan verbetering van de werking. Maar zie het eerder als een marathon dan als een sprint. Volgens gesprekken van McKinsey met techmanagers, investeerders en academici op het gebied van kwantumtechnologie gelooft 72% dat we in 2035 een volledig fouttolerante kwantumcomputer zullen zien. De overige 28% denkt dat deze mijlpaal pas in 2040 of later zal worden bereikt. Toch zullen sommige bedrijven al veel eerder waarde uit kwantumtechnologie halen. In eerste instantie zullen deze kwantumdiensten via de cloud ontvangen. Verschillende grote computerbedrijven hebben al hun kwantum­clouddiensten aangekondigd.