Quantumcomputing gaat de wereldproblemen oplossen, waar we nu met alle computers bij elkaar domweg de rekenkracht niet voor hebben. Bijvoorbeeld bij het eerlijke verdelen van levensbronnen. Tijdens TBX droeg hitech-ondernemer Fabien Bouhier zijn passie uit voor de heilige graal in it-land, ontstaan uit de natuurkundige quantummechanica-filosofie. Een gesprek met een Fransman die wetenschappelijke interesse paart aan een talent voor ondernemen.
De natuurkundige quantummechanica-theorie trekt sinds het begin van de vorige eeuw de aandacht van wetenschappers. Waarom duurt het dan zolang voordat we er een praktische toepassing in zien in de vorm van een computer?
Fabien Bouhier: ‘Zoals met veel wetenschappelijke theorieën is een brede basis nodig om de theorie te vertalen naar in de praktijk toepasbare instrumenten. Er voltrekt zich een evolutionair proces, waarin wetenschappers op elkaars uitvindingen voortborduren. Codering en encryptie zijn ook allang onderwerp van wetenschappelijke studie. Vanwege de complexiteit heeft het dertig jaar geduurd voordat we daarvoor standaarden hebben kunnen implementeren. En nog steeds ervaren we de zwakheden in de systematiek. We hebben er tachtig jaar over gedaan om het fundamentele onderzoekswerk naar quantummechanica van de natuurkundige wetenschap over te dragen naar ingenieurs/constructeurs, zodat die er een computer mee kunnen bouwen. Binnen tien jaar zijn de eerste exemplaren commercieel beschikbaar. Dan zijn de door overheden gewenste encryptie-/coderingstandaarden geïntegreerd in de architectuur. Daarvoor hebben we 4.000 qubits nodig. We zitten nu op honderd. Maar het gaat steeds sneller doordat we meer kennis vergaren binnen het ecosysteem. Daardoor gaan ontwikkelaars al eerder op grote schaal applicaties leveren.’
Glas en goud
Slaan we met quantumcomputers een soortgelijke richting in als met de microprocessor, waardoor hardware steeds kleinere afmetingen zal kennen?
FB: ‘De fysieke omvang en de gebruikte materialen zoals glas en goud maakt het lastig een systeem onder uiteenlopende omstandigheden stabiel te houden. Koeling is een punt van aandacht. Een configuratie moeten we in water kunnen onderdompelen. De eerste microchips hadden maar honderd transistoren en nu kunnen we er miljoenen op aanbrengen. Zo’n exponentiële progressie kan zich ook voordoen in quantumcomputing. Het is geen wetenschap vraagstuk meer, maar een engineering probleem.’
Gaan we quantumcomputers gezamenlijk vanuit de cloud gebruiken net als mainframes vijftig jaar geleden onder timesharing?
FB: ‘De grote partijen achter de ontwikkelingen van quantumcomputing, zoals IBM, Google en ook de TU Delft, werken aan een dergelijke structuur. Je kunt de beschikbare, operationele installaties op de vingers van één hand tellen. Er zijn inmiddels api’s beschikbaar gemaakt voor twaalf oplossingen, geïntegreerd aangeboden vanuit de vijf installaties. De programmering gaat volledig anders dan de manier waarop we nu software ontwikkelen. Daarvoor is een andere denkwijze nodig. De huidige generatie softwareontwikkelaars in de it-industrie zal bij wijze van spreken een extensionele crisis moet doormaken om over te kunnen stappen naar quantumcomputing.’
Als we beginnen met quantumcomputing vanuit de cloud, maken we dan ook de stap naar microservices waarvan de functionaliteit is ondergebracht in een container? Daardoor draaien applicaties veiliger en tegen lagere kosten, met grotere prestaties.
FB: ‘Inderdaad leent het principe van Kubernetes zich goed voor quantumcomputing met een opsplitsing van applicaties in kleine logische modules, een soort van legostenen waarmee zich een groot bouwwerk laat optrekken. Ontwikkelaars kunnen boven op de bestaande blokken aanvullingen bouwen. Het wordt een ontwikkelproces gedreven vanuit een bepaalde gemeenschap met een gezamenlijk doel.’
Opensource
Schuift quantumcomputing daarmee richting de opensource op?
FB: ‘De specificaties voor codering/encryprie is inmiddels op Git-hub geplaatst en beschikbaar voor een brede groep participanten, die vanuit verschillende invalshoeken de bronnen willen raadplegen. Vanuit de wetenschap is het concept overgedragen aan ondernemers die er samen met ingenieurs en applicatieontwikkelaars een afzetmarkt voor gaan zoeken. De mindset bij alle betrokkenen in quantumcomputing-projecten is gericht op samenwerking. Nederland heeft een krachtig ecosysteem, mogelijk gemaakt door intensief samenwerkende projectgroepen van universiteiten in Groningen, Amsterdam, Eindhoven, Utrecht en Rotterdam. De instellingen doen mee omdat ze graag iets tastbaars willen leveren naast hun puur wetenschappelijke projecten. De eerste startups zijn begonnen. Maar het zijn er nog niet genoeg om de pijplijnen voor de eerstkomende vijf jaar te vullen.’
Hoe doen we het internationaal?
FB: ‘Op bepaalde vlakken lopen jullie voorop. Misschien komt het doordat Nederland een kleiner land is en je hier makkelijker met de personen binnen het ecosysteem in contact kunt treden. In mijn land, Frankrijk, ligt dat een stuk lastiger. Ook jullie overheid helpt mee met financieringsmogelijkheden voor startups. In dat verband noem ik ook de betrokkenheid van Constantijn van Oranje. Hij sprak recent op de Quantum Delta-bijeenkomst. Ik heb vijftien jaar gewerkt in Azië. In China zijn ze zoals gebruikelijk met heel veel mankracht met een duidelijke focus met quantumcomputing bezig. In Singapore wordt ook gewerkt aan een veelbelovende projecten, maar het ecosysteem is er veel kleiner dan hier. In India bespeur ik nog weinig activiteit, maar dat kan ook te maken hebben met hun gerichtheid op puur softwareontwikkeling. Tot dusver zijn de ontwikkelingen rond quantumcomputing hardware gedreven. Ze zullen zich in Bangalore echt wel gaan manifesteren wanneer de tijd rijp is om op grote schaal toepassingen te gaan bouwen.’
Wat moet er nog gebeuren om projecten te laten slagen?
‘We zullen meer aan kennisoverdracht moeten doen richting de jongere generatie die nu nog naar school gaat. Dan zullen we ook meer meisjes bij de techniek moeten betrekken, want het is nog een mannenbolwerk. Quantummechanica maakte pas in de jaren tachtig opgang in het onderwijs. Ik ben hoopvol over de manier waarop de jongere generatie kennis kan vergaren. Ik ben nu 35, maar ik heb nog uit boeken moeten leren. Quantummechanica was iets abstract voor ons; het was filosofie. Ik moest leren leven met het feit dat je niet kon telefoneren en internetten tegelijkertijd, omdat het modem dat niet aan kon. Mijn tienerneefjes bedienen nu spelenderwijs hun computers en gebruiken ze ook voor schoolopgaven. Ze nemen dus veel sneller de lesstof tot zich. We moeten het quantumthema ’cool’ voor ze maken. Quantumcomputers gaan dankzij hun rekenkracht veel veranderen. Parrallel-processing verdwijnt, want alle calculaties voeren ze in nanoseconden uit, gelijktijdig over alle beschikbare data. De wereld kan een stuk eerlijker worden in financiële regulering en in inkomstenverdeling. Daar hebben we nu de rekenkracht niet voor, maar straks wel.’
