Martijn Boerkamp rapporteert hoe de investeringen in quantum computing het afgelopen jaar explosief zijn gestegen, wat enorme verwachtingen voor de sector met zich meebrengt
Bedrijven en overheden investeren miljarden in de race om kwantumtechnologieën te commercialiseren. (Met dank aan: Shutterstock/Bartlomiej K Wroblewski)
Kwantumonderzoek betekent tegenwoordig big business. Wat ooit werd gezien als een wetenschappelijke nieuwsgierigheid, belooft quantum computing nu vele aspecten van het dagelijks leven te transformeren, van cyberbeveiliging tot de ontwikkeling van medicijnen en weersvoorspellingen. De afgelopen jaren is het werk op het gebied van quantum computing van de universiteiten verschoven naar onderzoekslaboratoria van bedrijven, waarbij zowel grote multinationals als start-ups en durfkapitalisten de race zijn aangegaan om kwantumtechnologieën te commercialiseren. Maar ondanks alle aankondigingen over recordfinanciering en de hype waarschuwen sommigen dat dit een ‘kwantumzeepbel’ in de hand werkt die binnenkort kan barsten.
Het hart en de ziel van een kwantumcomputer zijn kwantumbits, oftewel qubits. Deze verschillen van standaard computerbits, die 0 of 1 kunnen zijn. Qubits kunnen daarentegen beide zijn. Het gebruik van deze functie voor complexe rekenproblemen betekent dat het mogelijk zou kunnen zijn om oplossingen veel sneller te berekenen dan de snelste computers van vandaag, door de computer op te schalen om met veel qubits te kunnen rekenen, wat resulteert in een exponentiële toename van de rekenkracht. Qubits kunnen worden gemaakt van verschillende hardwareplatforms, zoals supergeleidende qubits of gevangen ionen. Andere opkomende methoden zijn fotonische kwantumprocessors die in plaats daarvan licht gebruiken.
Experts zeggen dat een echt ‘kwantumvoordeel’ alleen kan worden verwacht als kwantumcomputers met een miljoen qubits werken. En nu het huidige record nog steeds onder de 100 qubits ligt, is er nog een weg te gaan. Maar wat de vooruitgang vooral belemmert, is de decoherentie van de qubits zelf. Om dit te voorkomen, moeten ze meestal op bijna 0 K werken en afgeschermd zijn van elkaar en de omgeving. Wetenschappelijk gezien houdt niets de creatie van grootschalige kwantumcomputers tegen, maar er zijn wel enkele lastige technische problemen die moeten worden opgelost.
Sommige van deze uitdagingen worden aangepakt door enorme overheidsprogramma’s. In de VS steekt de regering 1.2 miljard dollar in haar financiering Nationaal Quantum Initiative-programma dat is gericht op zowel de academische wereld als de particuliere sector, terwijl de Britse regering het einde nadert van haar tienjarige 10 miljard pond Nationaal programma voor kwantumtechnologie, die in 2013 begon. Ondertussen heeft Nederland vorig jaar €615 miljoen gesluisd naar de koepelorganisatie Quantum Delta NL om de ontwikkeling van kwantumtechnologieën te bevorderen. Dit alles staat echter in de schaduw van China’s geschatte financiering van 10 miljard dollar voor zijn nationale programma.
Van bigtech naar smalltech
Quantum computing wordt momenteel gedomineerd door technologiegiganten als IBM, Amazon, Hewlett Packard, Honeywell, Google en Microsoft, waarvan sommige zwaar investeren in kwantuminitiatieven. Google heeft een 53-qubit-kwantumprocessor genaamd Sycamore, terwijl IBM zijn plannen onthulde om later dit jaar een 433-qubit-chip te produceren en een 1121-qubit-chip in 2023. IBM-kwantumapparaten zijn al beschikbaar gesteld voor gebruik door meer dan 200,000 klanten via een cloudgebaseerde dienst.
Veel grote bedrijven onderzoeken kwantumtoepassingen. Goldman Sachs ontwikkelt kwantumoptimalisatie-algoritmen om activa te prijzen op basis van het inherente risico dat gepaard gaat met bijvoorbeeld verschillende opties of aandelen. Er staat dat financiële operaties de komende vijf jaar al kunnen profiteren van kwantumcomputers. Autofabrikant Daimler onderzoekt ondertussen hoe kwantumcomputers nieuwe materialen kunnen simuleren voor de ontwikkeling van beter presterende en goedkopere autobatterijen. De HSBC-bank kondigde afgelopen april een samenwerking aan met IBM om het potentieel van quantum computing in het bankwezen te bestuderen.
De toon zetten voor een kwantummarktplaats: waar de kwantumbusiness aan toe is en hoe deze zich zou kunnen ontvouwen
En het zijn niet alleen de grote spelers die meedoen. Het aantal op kwantum gebaseerde start-ups stijgt al enkele jaren, met 265 volgens de laatste schatting van Quantum Computing-rapport. En sommigen maken grote stappen voorwaarts. De Amerikaanse start-up ColdQuanta lanceerde dit jaar een 100-qubit-processor op basis van koude atomen en hoopt de komende drie jaar te upgraden naar 1000 qubits. Een ander Amerikaans bedrijf – IonQ – was de eerste kwantumstart-up die vorig jaar publiekelijk op de New York Stock Exchange begon te handelen, waardoor het ruim 600 miljoen dollar aan investeringsfinanciering kon ophalen. Een andere belangrijke deal betreft PsiQuantum, dat dit jaar een financieringsronde van 450 miljoen dollar binnenhaalde, gebaseerd op de belofte om tegen 2025 een volledige op fotonica gebaseerde kwantumcomputer te bouwen.
Gegeven het feit dat er een solide wetenschappelijke basis ligt die ten grondslag ligt aan het potentieel van de kwantumtechnologie, is de vraag niet óf dit zal gebeuren, maar wanneer
Freeke Heijman
Op kwantumgebaseerde start-ups trekken ook de belangstelling van durfkapitalisten. Dit is enigszins contra-intuïtief, aangezien durfkapitalisten doorgaans wedden op ‘veilige paarden’, wat niet het geval is bij commerciële producten waarvan wordt verwacht dat ze over ongeveer tien jaar op de markt zullen komen. Niettemin vormen durfkapitaal en ander particulier kapitaal volgens adviesbureau McKinsey nu meer dan 70% van de investeringen in kwantumtechnologie. En waar in 93.5 slechts 2015 miljoen dollar werd geïnvesteerd, was dat bedrag in 2021 gestegen tot maar liefst 3.2 miljard dollar.
Hoe Nederland vooruitgang boekt op het gebied van quantumtechnologieën
Het gevaar van al deze investeringen is dat ze tot een zeepbel leiden, maar dat sommigen zich daar, althans voorlopig, geen zorgen over maken. “Ik geloof niet dat er een algemene investeringscrash zal plaatsvinden, omdat we de komende jaren successen zullen zien aangekondigd en organisaties quantum computing gaan gebruiken voor commerciële of wetenschappelijke toepassingen in de echte wereld”, zegt Doug Finke, die leiding geeft aan Quantum Computing-rapport.
Freeke Heijman, directeur ecosysteemontwikkeling bij Quantum Delta NL voegt eraan toe dat een klein beetje hype niet noodzakelijk slecht is, omdat het mensen zal helpen enthousiast te worden om zich in kwantumtechnologieën te verdiepen. “Gezien het feit dat er een solide wetenschappelijke basis ligt die ten grondslag ligt aan het potentieel van de kwantumtechnologie, is de vraag niet óf dit zal gebeuren, maar wanneer”, voegt ze eraan toe.
