In de schaduw van de generatieve kunstmatige intelligentie werken qubitspecialisten onvermoeibaar voort aan een aangekondigde revolutie, die van de kwantumcomputer en zijn bijna oneindige mogelijkheden. Hoewel de ontwikkeling doorgaat, kan niemand de definitieve komst van kwantumcomputers voorspellen. Wordt de toekomst ‘kwantum’? Dat is de vraag!

De jongste jaren duikt de term ‘kwantum’ overal op, vooral in de context van de ietwat vage kwantumtherapieën. Als een wetenschappelijke passe-partout wordt het voorvoegsel gekoppeld aan psychologie, tarot en zelfs liefde. Guerlain kwam onlangs nog onder vuur te liggen voor haar ‘kwantumcrème’, met een prijskaartje van € 650 per potje van 50 ml. De onderneming werd ervan beschuldigd wetenschap te gebruiken voor commerciële doeleinden. In de informaticawereld is de term ‘kwantum’ wel wetenschappelijk onderbouwd, maar zelfs daar is de twijfel nooit uit de lucht. Kwantumcomputers: utopie of zekerheid?

Kwantum, what’s in a name?

De term werd oorspronkelijk geassocieerd met een revolutie in de natuurkunde aan het begin van de twintigste eeuw, die resulteerde in de kwantummechanica. Dat vakgebied onderscheidt zich van de klassieke natuurkunde door het gedrag van atomen en deeltjes te verklaren door materie en licht op de (oneindig kleine) atomaire en subatomaire schaal te bestuderen. Tot de geestelijke vaders van de kwantummechanica behoren wetenschappers als Max Planck, Albert Einstein en Richard Feynman, van wie veel innovaties centraal stonden op de Solvay-congressen die aan het begin van de twintigste eeuw werden georganiseerd. Maar zelfs met deze informatie is er nog een lange weg te gaan om het verschil tussen ‘klassiek’ computergebruik en de kwantumbenadering te begrijpen. We doen een poging …

Het voorwerp van elk verlangen

De kwantumcomputer wordt al jaren aangekondigd als een ware digitale revolutie. Hij is ultrakrachtig en werkt op basis van kwantummechanische verschijnselen zoals kwantumverstrengeling en superpositie, oftewel het vermogen van een deeltje om zich in meerdere toestanden tegelijk te bevinden. Concreet? De bewerkingen die deze computer uitvoert, zijn niet langer gebaseerd op de binaire manipulatie van bits (1 of 0), maar van qubits die zowel 1 als 0 zijn. Met andere woorden, terwijl een conventionele ‘binaire’ computer een reeks berekeningen sequentieel verwerkt, verwerken kwantumcomputers ze tegelijkertijd. Vandaar de uitzonderlijke rekenkracht!

Buitengewone berekeningen, enorme beperkingen

Een kwantumcomputer zou een complex probleem in slechts enkele minuten kunnen oplossen, terwijl een traditioneel toestel daar honderden of zelfs duizenden jaren voor nodig heeft. Maar achter deze (potentieel) ongelooflijke prestaties gaan grote operationele beperkingen schuil, die te wijten zijn aan de intrinsieke eigenschappen van de kwantumfysica. Qubits zijn namelijk erg moeilijk te gebruiken vanwege hun instabiliteit. Ze moeten worden geïsoleerd in gecontroleerde kwantumtoestanden. Concreet moeten ze worden gekoeld tot extreem lage temperaturen, dicht bij het absolute nulpunt (-273 °C), of moeten ze in een ultravacuüm worden geplaatst. Die technische vereisten vertragen de ontwikkeling van een geavanceerd en bruikbaar kwantumcomputersysteem.

En wat met de toepassingen?

Onze economieën steunen op complexe berekeningen. Het lijdt geen twijfel dat een nieuw kwantumgereedschap, dat krachtiger is dan de huidige supercomputers, een revolutie teweeg zou brengen in een aantal sectoren, waaronder logistiek, energie, geneeskunde en financiën. Volgens IBM kan de impact op de financiële sector merkbaar zijn in de optimalisatie van financiële transacties, de beoordeling van risicoprofielen, voorspellingen, portefeuillebeheer, kredietscores, cyberbeveiliging en de preventie van financiële crisissen. Het is dan ook geen toeval dat verschillende grote spelers in de bankwereld de mogelijkheden van kwantumcomputers onderzoeken.

Wanneer mogen we die kwantumcomputers verwachten?

Volgens sommigen bevindt ‘quantum computing’ zich momenteel in hetzelfde stadium als klassieke computers in de jaren vijftig. Volgens anderen zouden de eerste industriële toepassingen in de komende vijf tot tien jaar op de markt moeten verschijnen. Wie moeten we geloven? Dat blijft moeilijk te voorspellen, al boekte onder meer Google al aanzienlijke vooruitgang door het aantal qubitfouten te verminderen. Onlangs trok IBM dan weer de aandacht naar zich toe door zijn bruikbare Quantum Heron-processor van de volgende generatie aan te kondigen, die is geïntegreerd in een nieuwe modulaire kwantumcomputer (IBM Quantum System Two). Toch blijft het afwachten of deze aankondigingen in de praktijk worden gebracht …