Lezers van New Scientist duiken in de quantumwereld

Einstein vond de quantummechanica maar niks. Zou hij van mening zijn veranderd als hij had geweten dat er een computer in aantocht is die rekent met quantumeffecten? Onderzoekers van de TU Delft openden deze week speciaal voor New Scientist-lezers de deuren van hun splinternieuwe lab, waar de eerste quantumcomputer moet verrijzen.

Leo Kouwenhoven
Quantumfysicus Leo Kouwenhoven gaf een college over de beginselen en beloften van de quantumcomputer.

Zo’n negentig New Scientist-lezers mochten dinsdag een kijkje nemen in het splinternieuwe lab waar de komende jaren de eerste quantumcomputer vorm moet krijgen. Het quantumlab is onderdeel van de Technische Universiteit Delft, waar onder meer de hoogleraren Ronald Hanson en Leo Kouwenhoven op het hoogste wetenschappelijke niveau de quantumwereld verkennen.

Het gevarieerde programma bestond uit een bezoek aan het quantumlab en een college van Hanson en Kouwenhoven. Eveneens kregen de deelnemers een rondleiding langs opzienbarende technische projecten waar Delftse studenten aan werken, waaronder de succesvolle zonnewagen Nuna6, de snelste boot op zonne-energie, de snelste fiets ter wereld en een motorfiets waarmee je kunt racen op bio-ethanol.

Hoewel de quantumcomputer nog niet eens bestaat, blijkt het nu al jong en oud te boeien. De jongste deelnemer was een middelbare-scholier, die vrij had gekregen van school – op voorwaarde dat hij een werkstuk over quantumcomputers zou maken.

Kouwenhoven zette zijn publiek zelf aan het denken, om aan te tonen hoezeer extreem veel rekenracht nodig is in de wetenschap.
Kouwenhoven zette zijn publiek zelf aan het denken, om aan te tonen hoezeer extreem veel rekenracht nodig is in de wetenschap.

In zijn college legde Kouwenhoven onder meer uit welke rekenkracht we van een toekomstige quantumcomputer kunnen verwachten, en hoe goed die rekenkracht van pas komt. De wetenschap heeft namelijk nogal wat rekenproblemen liggen die niet goed op te lossen zijn met de ‘gewone’ computers van nu.

Als voorbeeld noemde Kouwenhoven het doorrekenen van de vele verschillende manieren waarop eiwitten zich kunnen vouwen tot een driedimensionale structuur. De medische wereld kijkt reikhalzend uit naar computers die exact kunnen berekenen hoe eiwitten zich vouwen, aangezien veel ziekten ontstaan door een verkeerde eiwitvouwing. Met de huidige computers is dat nog onbegonnen werk.

Om te illustreren hoe snel de moeilijkheid van een berekening toeneemt, legde de hoogleraar zijn toehoorders een rekensom voor die steeds meer rekenkracht vergde. De opdracht luidde: ontbind de getallen 15, 91 en 437 in priemgetallen. Bij de getallen 15 en 91 konden de toehoorders het antwoord nog wel in hun hoofd uitrekenen (3 x 5 en 7 x 13). Eenmaal aangekomen bij het getal 437 viel er een lange stilte…

De gelukkige bezoeker die het correcte antwoord wist te geven op Kouwenhovens rekensom. Hij won een editie van Science waarin opzienbarend onderzoek van Kouwenhoven naar het majoranadeeltje verscheen.
De gelukkige bezoeker die het correcte antwoord wist te geven op Kouwenhovens rekensom. Hij won een editie van Science waarin opzienbarend onderzoek van Kouwenhoven naar het majoranadeeltje verscheen.

Kouwenhovens punt was duidelijk: reken je met getallen die iets groter zijn, dan neemt de complexiteit van de berekeningen al snel flink toe. Uiteindelijk wist een jonge deelnemer het correcte antwoord (19 x 23). Hij ontving een exemplaar van de Science-publicatie waarmee Kouwenhoven en collega’s team vorig jaar hun doorbraak in het onderzoek naar majoranadeeltjes bekendmaakten.

Prof. dr. Ronald Hanson maakte in zijn college onder meer duidelijk hoe quantumverstrengeling werkt en welke praktische toepassen daarvan mogelijk zijn. Eerder dit jaar baarde Hanson opzien met een publicatie in Nature, waarin hij en zijn collega’s aantoonden twee elektronen over een afstand van drie meter met elkaar te ‘verstrengelen’. Die ontdekking opent de weg naar teleportatie van informatie tussen beide deeltjes. Hanson kondigde verder aan dat zijn vakgroep een extra lab gaat inrichten om quantumverstrengeling over een afstand van meer dan een kilometer te realiseren.

Het quantumlab van de TU Delft
In het splinternieuwe quantumlab van de TU Delft moet de binnen enkele jaren de eerste werkende quantumcomputer vorm krijgen.

Eenmaal in het quantumlab konden de deelnemers met eigen ogen zien hoe de Delftse quantumwetenschappers sleutelen aan hun onderzoeksapparatuur. Het lab ademt een sfeer van optimisme en wetenschappelijke daadkracht. Alle bezoekers moeten hebben gevoeld dat hier de komende jaren op het hoogste wetenschappelijke niveau gewerkt gaat worden aan de oplevering van de eerste Delftse quantumcomputer.

De TU Delft en de redactie van New Scientist kijken tevreden terug op een verrassende en leerzame dag. Zeer veel deelnemers benaderden New Scientist na afloop met de vraag of er vaker dit soort evenementen georganiseerd gaan worden. De redactie geeft graag aan die wens gehoor, en heeft inmiddels enkele nieuwe evenementen in de planning. New Scientist-lezers zullen daarover meer lezen in hun blad.

Het optische lab van Ronald Hanson
Bezoekers mochten ook een kijkje nemen in het optische lab van Ronald Hanson, waar zijn vakgroep onderzoek doet naar quantumverstrengeling.
Bezoekers kregen ook een rondleiding langs diverse projecten van studenten, waaronder deze supersnelle elektrische race-auto.
Bezoekers kregen ook een rondleiding langs diverse projecten van studenten, waaronder deze supersnelle elektrische race-auto.

 

Ook de prijswinnende zonnewagen Nuna7 mocht niet ontbreken.
Ook de prijswinnende zonnewagen Nuna6 mocht niet ontbreken.

Plaats een reactie