Kwantumcomputers

De eerste van drie sprekers was Florian Unseld, onderzoeker bij QuTech. Hij ging vooral in op kwantumcomputers: hoe verschillen die van normale computers, en wat kunnen daar de gevolgen van zijn? Florian trapte de avond af met een spelletje: kun jij de kwantumcomputer herkennen? Een paar verwarrende beelden later kregen we een spoedcursus quantum computing. Als je geïnteresseerd bent in de theorie zou ik je aanraden natuurkunde te studeren, maar om het snel samen te vatten: een normale computer heeft bits, die een waarde hebben van 1 of 0. Een kwantumcomputer heeft qubits, hun waarde is tegelijkertijd 1 en 0. Het meest verwarrende hieraan is dat de toestand van een qubit wordt bepaald op het moment dat je hem meet. En de kers op de taart? Als je de toestand van één qubit weet, weet je ook de toestand van zijn tegenhanger, zelfs als de twee zich aan weerszijden van het heelal bevinden.

Een groot voordeel van kwantumcomputers is dat ze veiliger zijn, omdat ze echt willekeurige getallen kunnen genereren en dus veiligere encryptiesleutels kunnen maken. Een bijkomend voordeel is dat kwantumcomputers veel sneller zijn dan normale computers. Maar elk voordeel heeft een nadeel, en dat is in dit geval dat kwantumcomputers alleen goed zijn in ingewikkelde berekeningen. Vraag een kwantumcomputer wat twee keer zes is, en de hoge foutmarge zal leiden tot een aantal verschillende antwoorden. Maar bij de ingewikkeldere berekeningen verslaat de kwantumcomputer de gewone. Waar jouw Acer duizenden jaren over zou doen, doet de kwantumcomputer in seconden.

De avond ging verder met een discussie over de toekomst van kwantumcomputers. Enkele aanwezigen vroegen zich af of we bang moeten zijn voor de toekomst: zouden we kwantum-AI kunnen controleren? En hoe zullen kwantumcomputers in de toekomst werken? Niet op al deze vragen is een duidelijk antwoord te geven, maar volgens Florian kunnen we er zeker van zijn dat we geen reden hebben om bang te zijn voor kwantumcomputers.

De tweede kwantumrevolutie

De tweede spreker was Frans van Lunteren, hoogleraar geschiedenis van de natuurwetenschappen. Zijn lezing ging over de geschiedenis van de natuurkunde en de veranderingen in de waardering van bepaalde vakgebieden. Hij nam ons mee door een wervelwind van een geschiedenisles, te beginnen in de jaren vijftig. Al die jaren geleden was er veel optimisme over atoomenergie. Men dacht dat het een goedkope en overvloedige energiebron zou zijn, waardoor er nooit meer een energiecrisis zou zijn. Van daaruit namen we een grote sprong naar de jaren '90 met het Human Genome Project en hoe het de geneeskunde zou verbeteren. Het verband tussen deze twee? Ze leken een geweldig nieuw begin, en bleken later een teleurstelling. 'Tot nu toe heeft [het HGP] de levensverwachting met slechts enkele seconden verlengd,' zei Frans. Deze voorbeelden laten zien dat grote verwachtingen geen garantie zijn voor grote resultaten.

Vervolgens werd ons verteld over twee natuurkundigen, John Clauser en Alain Aspect. De experimenten van Clauser bevestigden voorspellingen over kwantummechanica, maar hij werd genegeerd omdat velen betwijfelden of zijn onderzoek wel “echte natuurkunde” was. Aspect voerde een verbeterde versie van Clausers experiment uit en zei dat ‘de meeste natuurkundigen dachten dat ik een mafkees was’. Maar wat hebben deze twee gemeen? Samen met Anton Zeilinger wonnen ze de Nobelprijs voor Natuurkunde 2022.

Dus waar moeten we in investeren? Theoretisch of experimenteel? Het direct praktische of het verrassend interessante? Welk onderzoek heeft de toekomst? Het is immers onmogelijk te voorspellen welk onderzoek een succes zal worden.

Een van de aanwezigen stelde dat “zuivere wetenschap” nauwelijks financiering krijgt, en vroeg zich af wat de spreker daarvan vond. Van Lunteren antwoordde dat zuivere wetenschap belangrijk is om meerdere redenen. Ten eerste helpt het verkennen van het heelal ons ook onszelf te verkennen en onze nieuwsgierigheid te bevredigen. Ten tweede heeft de zuivere wetenschap uit het verleden een immense invloed op ons dagelijks leven. Geen GPS zou kunnen werken zonder relativiteit. En lasers zijn overal, van kattenspeelgoed tot lasershows.

Ook vroeg het publiek zich af: ‘Zullen we ooit de hele basiswetenschap kennen?’ Het antwoord daarop is nee. Om de zoveel tijd, ongeveer elke eeuw, denken we dat we alles weten. Maar dat doen we nooit.

Kwantumtechnologie 2.0

De derde en laatste spreker was Bart Karstens, onderzoeker aan het Rathenau Instituut. Zijn lezing bekeek de kwantumontwikkeling vanuit verschillende perspectieven, met name de technologie en maatschappelijke toepassingen.

Hij beschreef het “Janusgezicht” van technologie: alle technologie kan tegelijkertijd goed en slecht zijn. Neem bijvoorbeeld de auto. De afweging is mobiliteit versus veiligheid: pas na een groot aantal ongelukken in de eerste 20 jaar dat auto's werden gebruikt, dacht iemand eraan om veiligheidsgordels te verplichten. 'Er moet eerst iets misgaan, voordat we het kunnen veranderen en verbeteren,’ zei Bart. Hij gebruikte de vergelijking met de boot van Neurath: je gaat met een boot de oceaan op en repareert alles wat kapot gaat, terwijl je nog op de oceaan bent.

Vervolgens noemde hij enkele mogelijkheden van kwantumtechnologie: berekeningen, detectie, simulatie en communicatie. Maar bij deze mogelijkheden ligt een belangrijke vraag: hoe zullen ze worden gebruikt? Gaan we naar universele kwantumcomputing of zal iedereen het op zijn eigen manier doen? Momenteel wordt kwantumonderzoek gedaan door bedrijven en onderzoeksgroepen als Quantum Delta. Moet de overheid betrokken zijn bij onderzoek of regelgeving?

We gingen door naar de zogenaamde "donkere kant" van kwantumtechnologie, te beginnen met de olifant in de kamer: veiligheid. Bart ging een stap verder dan de andere sprekers, en besprak surveillance met behulp van kwantum-AI en zelfs kwantumoorlogsvoering met autonome wapens.

De volgende schaduwzijde wierp heel andere vragen op. Kunnen we kwantumcomputers vertrouwen? Controleren we de berekeningen op fouten? Zijn we afhankelijk van een kleine groep experts? Zowel bij het publiek als in de politiek weten maar weinig mensen meer over kwantum dan wat ze in science fiction films hebben gezien.

Ten slotte kwamen we aan bij duurzaamheid. De koeling die nodig is voor een kwantumcomputer kost veel stroom, maar je bespaart wel op informatieverwerking. De batterijen gaan langer mee en je kunt efficiëntere hernieuwbare energie ontwikkelen en gebruiken. Welke is het belangrijkst?

Voor de discussie vroeg Bart ons vanuit verschillende perspectieven over kwantumtechnologie na te denken: een wetenschapper, een politicus, een milieubeschermer, een “gewone” burger, enzovoort. Wat is het belangrijkste advies dat je vanuit dit perspectief kunt geven?

“Intellectuelen” lijken te denken dat info-dumping ertoe zal leiden dat mensen vanzelf de juiste conclusies trekken. Als de recente pandemie ons iets heeft geleerd, is het dat dit niet noodzakelijkerwijs het geval is. Natuurkundigen hebben bijvoorbeeld de neiging om in jargon te spreken, maar zouden moeten nadenken over het toegankelijker maken van hun werk.

Toen we bij elkaar kwamen voor de conclusie, was de eerste vraag of we Google of Microsoft moeten laten doen wat ze willen om de kwantumrace tegen China te winnen. Bart zei dat China kwantumtechnologie zou kunnen gebruiken om aan te vallen, mochten ze de race winnen. Big Tech heeft de meeste kennis en geld, waardoor ze de beste kans hebben om China te verslaan. Maar als ze winnen, plukken zij de vruchten.

Terugkomend op de verschillende perspectieven, gingen de laatste vragen over wat ieders rol is. Werk je in het belang van de samenleving of voor de winst van een groot bedrijf? Is spannend onderzoek belangrijker dan maatschappelijk nut? En tenslotte, de vraag waar het deze avond uiteindelijk allemaal om draaide: hoe denk jij over kwantumtechnologie en de plaats ervan in de samenleving?