Wie verantwoordelijk is voor de technologie binnen zijn onderneming ontkomt er niet aan zich in ‘quantum computing’ te verdiepen; een technologie die lijkt te zijn weggelopen uit een science fiction-film. In dit artikel lees je wat dit mysterie nu eigenlijk inhoudt, hoe ver de ontwikkeling is en wat we er in de toekomst van kunnen verwachten.
Om het verschil tussen traditionele en quantum computers te verduidelijken gebruikt onderzoeksbureau Gartner het voorbeeld van een bibliotheek. Een klassieke computer leest al die boeken stuk voor stuk achter elkaar. Een quantum computer begint meteen alle boeken tegelijk te lezen en is dus heel snel klaar. In theorie kunnen ze miljoenen berekeningen tegelijk doen. Of dat in de praktijk ook zo gaat, moet nog worden aangetoond.
Wat is quantum computing?
Quantum computers werken totaal anders dan klassieke computers. Zij maken gebruik van de eigenaardigheden van deeltjes die kleiner zijn dan atomen. Gewone computers werken met bits. Ze kunnen slechts twee verschillende waarden aannemen: een eentje of een nulletje. Quantum computers werken met ‘quantum bits’, kortweg ‘qubits’ genaamd. Die kunnen beide mogelijke staten tegelijk aannemen: aan én uit. Ze kunnen op een één, nul of allebei tegelijk staan.
Bijzonder is dat die staten aan elkaar zijn te koppelen. Dat heet ‘entanglement’. Door qubits aan elkaar te hangen kan de rekenkracht enorm worden vergroot. Hoe meer qubits worden geschakeld des te meer computercapaciteit. Elke nieuwe link doet de computerkracht exponentieel toenemen. Een combinatie van twee betekent een verdubbeling. Drie qubits leveren twee tot de derde macht staten op: acht. Met vier zit je op 16 en met vijf op 32. De rekenkracht gaat dus telkens verdubbelen. Dat schiet lekker op.
Quantum computing in experimenteel stadium
De technologie heeft zich tot op heden alleen in het laboratorium bewezen, maar niet in de dagelijkse praktijk. Alles bevindt zich nog in een experimenteel stadium. Over de reeds gedane testen bestaat veel onduidelijkheid. Zelfs de fundamentele natuurkunde die hieraan ten grondslag ligt is in ontwikkeling. Het kan zeker nog vijf tot tien jaar duren voordat we op dit gebied consistente resultaten kunnen verwachten. Evenmin is helder hoe ver de verschillende spelers die hierbij betrokken zijn, zijn gevorderd. Op een grote doorbraak is dan ook vooralsnog geen enkel zicht.
De complexiteit van de quantumfysica schept verwarring in de markt over wat ‘quantum computing’ precies inhoudt. Zelfs mensen die redelijk goed thuis zijn in lineaire algebra en quantummechanica, hebben hier moeite mee. Maar ondanks alle onzekerheid en de taaiheid van dit onderwerp staat ‘quantum computing’ momenteel volop in de schijnwerpers. En dat is meer dan terecht.
Immense gevolgen
Als de technologie van quantum computing eenmaal goed werkt, kunnen de gevolgen immens zijn. Niet meteen, maar wel op langere termijn. De impact op applicaties op gebied van kunstmatige intelligentie, ‘machine learning’ en datawetenschappen zou enorm zijn. Hetzelfde geldt voor de (bio)chemie, farmaceutische industrie, gezondheidszorg, security-industrie en het bankwezen. Verwacht wordt dat hele nieuwe producten zoals superkrachtige batterijen, sterke vezels en roestbestendige verfsoorten dankzij ‘quantum computing’ het licht zien. Denk ook aan klimaatsimulaties, medicijnenonderzoek en moleculaire modellenbouw.
De ongekend grote rekenkracht van deze revolutionaire computers zou dat mogelijk maken. De snelheid waarmee berekeningen kunnen worden gedaan, zou in een duizelingwekkend tempo omhooggaan. Onlangs liet Google in een laboratorium een ‘quantum computer’ een rekentaak in 200 seconden doen, waar een hele goede supercomputer 10.000 jaar voor nodig zou hebben. Met praktische toepassingen had dit echter niets te maken.
Quantum computing in de toekomst
Aan de techniek zitten ook de nodige haken en ogen. Quantum computers draaien alleen in speciale ruimtes op uiterst lage temperaturen. De computers kunnen bovendien niet zomaar voor elk doel worden ingezet. Het zijn bepaald geen alleskunners. Ze kunnen alleen heel specifieke problemen oplossen. De verwachting is dat quantum computers ‘as a service’ straks samen met gewone computers rekenwerk gaan doen. Het is dus niet zo niet dat je straks op kantoor achter een quantum computer plaatsneemt.
Quantum computers laten traditionele computers ver achter zich. Ze kunnen, eenvoudig gesteld, een gigantisch aantal mogelijkheden tegelijk testen. Daarom vormen ze een ernstige bedreiging voor de cryptografie. Hun rekenkracht is zo groot dat versleutelde gegevens niet meer veilig zijn. Zelfs geavanceerde encryptie kan worden gekraakt. Dat is de reden dat KPN al een heel team veiligheidsexperts op dit thema heeft gezet.
Voorbereiden als bedrijf
De techniek is vooralsnog dus niet veel meer dan een belofte, zij het een hele grote. De potentie hiervan is zo groot dat ‘quantum computing’ zeker alle aandacht verdient. Negeer het niet, stelt onderzoeksbureau Gartner dat zo’n beetje elke hype in de IT regelmatig tegen het licht houdt. Want als de quantum computer er eenmaal is, moeten bedrijven die technologisch in de voorhoede willen zitten er klaar voor zijn. Als deze technologie uit het researchstadium is, kan het ineens snel gaan.
Adviesbureau Forrester waarschuwt dat achterlopers dan geen tijd meer hebben om aan te haken.Toonaangevende IT-ondernemingen als Google, Microsoft, Intel en IBM investeren al flink in deze nieuwe technologie. ABN Amro en onderzoeksconsortium QuSoft verkennen samen de kansen en bedreigingen. KPN werkt met QuTech (TU Delft en TNO) samen bij de realisatie van een ‘quantum internet’, een optisch verbonden netwerk van kleine quantum computers. Ook overheden zijn erg actief, met name in China en de Verenigde Staten. En wat te denken van geheime diensten die quantum computers willen inzetten om op grote schaal versleutelde gegevens te kraken? Behalve wetenschappers en academici zijn tal van partijen hier al bij betrokken, soms openlijk maar vaak in alle beslotenheid.
