Mischa Brendel
Met een veeg op het beeldscherm opende koning Willem-Alexander samen met prof.dr.ir. Leo Kouwenhoven op 21 februari in Delft het Quantum Lab van Microsoft.
Het lab is het resultaat van een samenwerking tussen de TU Delft en Microsoft die in 2014 van start ging in de vorm van het instituut QuTech. Kouwenhoven, intussen in dienst bij Microsoft, is de directeur van dit instituut en mocht daarom mede het lab openen, waar onder meer ‘zijn’ kwantumcomputer huist.
Een kwantumcomputer maakt gebruik van zogenoemde qubits: bits die tegelijkertijd een 0 en een 1 zijn, waardoor ze in één keer vele berekeningen uit kunnen voeren, waar een conventionele computer deze berekeningen of simulaties na elkaar moet uitvoeren. Het maakt de kwantumcomputer in theorie een rekenmonster. Zo’n rekenmonster zelfs dat de machine in staat is ingewikkelde molecuulstructuren te simuleren, om zo medicijnen te ontwikkelen en ziektes te bestrijden. En er zijn tal van dergelijke revolutionaire toepassingen denkbaar.
Het zijn de majoranadeeltjes die Kouwenhoven met zijn onderzoeksteam ontdekte die de kwantumcomputer een feit moeten maken. Een majoranadeeltje heeft de unieke natuurkundige eigenschap dat het zijn eigen antideeltje vormt, wat het voor de kwantummechanica extra interessant maakt.
Tot zover de theorie, maar hoe kom je van enkele gevormde majoranadeeltjes tot een complete, functionele kwantumcomputer? Daar komen de majoranadeeltjes van Kouwenhoven en zijn team om de hoek kijken. In het hart van het Quantum Lab prijkt een uit verticalen buizen opgebouwd, met goud bekleed apparaat waarin enkele qubits huizen. De indrukwekkende constructies eromheen zijn grotendeels koeling, want een kwantumcomputer werkt alleen bij supergeleiding. En die supergeleiding vergt op zijn beurt temperaturen nabij het absolute nulpunt van -273 °C; in Delft halen ze dat punt nagenoeg.
Het Quantum Lab huist naast een kwantumcomputer ook nog de nodige andere machines en apparaten, zo laat David van Woerkom, kwantumonderzoeker bij Microsoft, tijdens een rondleiding zien. Zo staan er onder andere een TEM (tunneling electron microscope) en een SEM (scanning electron microscope). Van Woerkom: ‘We bouwen hier grotendeels zelf de onderdelen die we nodig hebben voor de ontwikkeling van de kwantumcomputer.’
Maar hoe weet je dan dat je ook echt qubits hebt ontwikkeld? Dat kan aan de hand van de zogenoemde Bells test. In het kort: zelfs de allerkrachtigste supercomputers kunnen maar drie van de vier antwoorden van deze test juist voorspellen: de uitkomst is dus altijd 75 %. Met Kouwenhovens computer werd er echter een score van 85 % behaald en dat is alleen mogelijk als qubits de berekeningen doen, want die kunnen alle berekeningen simultaan uitvoeren.
Het Quantum Lab is nog maar net officieel geopend; de computer draait nog maar sinds enkele weken. Maar Kouwenhoven is in ieder geval verzekerd van het succes dat het lab zal opleveren zo bleek tijdens de opening: ‘Ik beloof u dat we in dit lab fantastische wetenschap zullen bedrijven.’
