eDay 2012: Quantum wat?

Dat Emerce helemaal nergens voor terugschrikt, moge blijken uit de presentatie van Miriam Blaauboer van de TU Delft op Emerce eDay over quantumcomputing. Quantum wat?

Toegegeven: de technologie is nog ver verwijderd van de realiteit van vandaag, maar dat zou wel eens kunnen veranderen. En misschien wel mede dankzij de Nederlandse inzet. Want vindingen van de TU Delft hebben de kwantumcomputer onlangs weer een stap dichterbij gebracht. Eerder dit jaar werd het zogenoemde Majorana-deeltje onthuld, evenals een methode om quantumberekeningen minder gevoelig te maken.

Blaauboer is nauw bij dit onderzoek betrokken. Zij richt zich vooral op het quantummechanisch elektrisch transport door geleiders op nanoschaal.

Als klein meisje wilde Blaauboer trouwens stewardess worden, omdat haar grote broer piloot zou worden. Op de middelbare school ontdekte ze haar passie voor de exacte vakken en al in haar eerste jaar op de universiteit kwam ze erachter dat ze later zou willen promoveren. En nu staat zij aan de wieg van de toekomstige computer.

De pc die we dagelijks gebruiken mag dan nog zo snel zijn, hij rekent stapje voor stapje: oftewel serieel. Met multikernprocessors is die snelheid weliswaar iets opgevoerd (de software moet er wel op geschreven zijn), maar het kost een gemiddelde computer nog altijd enorm veel tijd om bijvoorbeeld een encryptiesleutel te kraken. Dat is trouwens maar goed ook.

De quantumcomputer grijpt terug op een heel ander concept: de quantummechanica. Er wordt niet gerekend met nullen en enen, maar met quantumbits of qubits. Quantumdeeltjes, zoals een atoomkern of een elektron, kunnen zich in meerdere toestanden tegelijk bevinden. Zo kan het magnetisch moment van een elektron, de zogenaamde spin, tegelijk twee verschillende richtingen hebben. Als de spinrichting wordt gebruikt als quantumbit in een computer, kan deze dus tegelijk 0 én 1 zijn. Dat maakt supersnel rekenwerk mogelijk. Dat is slecht nieuws voor beveiligers en hun encryptiesleutels, maar het spitten in grote databases zou versneld kunnen worden. Denk eens aan toepassingen op het gebied van Big Data.

Helaas blijken de spins nu nog extreem gevoelig voor storingen uit de omgeving, wat de ontwikkeling van een grootschalige quantumcomputer verhindert. De Delftse onderzoekers zeggen dat zij de quantumbits beter kunnen beschermen tijdens het rekenen. De vondst van het Mojorana-deeltje maakt het allemaal nog makkelijker. Quantumbits met een Majorana fermion zijn volgens de Delftse onderzoekers robuuster en minder gevoelig voor storingen.

Dat het onderzoek serieus wordt genomen blijkt wel uit de betrokkenheid van Microsoft, die een deel van het onderzoek aan de TU Delft financiert. Het softwarebedrijf doet ook zelf onderzoek naar dit soort computers. Niet dat Windows 9 al op een quantumcomputer draait. Versie 30 waarschijnlijk ook niet. Maar de grondslagen worden vandaag de dag gelegd.