nieuws natuurkunde

Quantummijlpaal Google: berekening die ‘gewone’ computer 10.000 jaar kost in 3 minuten opgelost

Het gonsde al sinds eind september door de wereld van fysici en ict’ers: Google zou met een futuristische computer in iets meer dan 3 minuten een berekening hebben uitgevoerd waar de meest geavanceerde ‘gewone’ computer zo’n 10.000 jaar voor nodig heeft. Het bedrijf bevestigde woensdag die geruchten, maar concurrent IBM heeft nog zijn twijfels.

De bits waar quantumcomputers mee rekenen, moeten worden gekoeld tot vlak boven het absolute nulpunt. Dat gebeurt in dit soort ‘koelkasten’. Beeld ERIK LUCERO/GOOGLE

Quantumsuperioriteit, zo noemt Google met het nodige gevoel voor dramatiek de door hen geclaimde mijlpaal. Het is het punt waarop een zogeheten quantumcomputer voor het eerst sneller rekent dan de snelste klassieke supercomputer.  Met hun eigen quantumcomputer deden natuurkundigen verbonden aan het bedrijf in iets meer dan drie minuten een berekening waar een gewone computer tienduizend jaar over zou doen, zo schrijven zij in een artikel dat vandaag verscheen in vakblad Nature.  

Ze kregen dat voor elkaar met een specialistische berekening zonder praktisch nut. Maar als wat Google claimt klopt, markeert die prestatie een moment vergelijkbaar met de periode in de jaren zestig van de vorige eeuw waarin computers voor het eerst sneller gingen rekenen dan een mens, of het moment dat een auto voor het eerst sneller ging dan een paard.

Vele malen sneller

Quantumcomputers rekenen met behulp van de tegendraadse regels van de quantumfysica, de natuurkundetheorie die de wereld op de allerkleinste schaal beschrijft. Zo kunnen deeltjes – de kleinste bouwsteentjes van alles om ons heen – bijvoorbeeld op meerdere plaatsen tegelijk zijn. Iets dat voor mensen onmogelijk is. Op soortgelijke manier kunnen quantumversies van bits – de nullen en enen van digitale informatie – niet alleen 0 óf 1 zijn, maar ook 0 en 1 tegelijk. De fundamenteel andere manier waarop dit soort ‘qubits’ werken, zorgt ervoor dat quantumcomputers sommige berekeningen vele malen sneller kunnen uitvoeren dan een gewone computer.

De quantumcomputer van Google maakte gebruik van een processor – ‘Sycamore’ – met 53 van die qubits. ‘Qua technisch ontwerp is dit een hele grote stap’, zei eerder in deze krant Ronald Hanson, wetenschappelijk directeur van quantuminstituut QuTech van de TU Delft en TNO (dat onder meer samenwerkt met Google-concurrenten Microsoft en Intel). Hij zei dat destijds naar aanleiding van een versie van het vakartikel dat eind september op internet uitlekte.

Computergegevens kraken

Quantumcomputers kunnen op termijn de deur openen naar radicaal nieuwe toepassingen. Ze zouden ooit alle versleuteling van onze huidige computergegevens kunnen kraken, en openen op papier de deur naar het ontwerp van medicijnen die exact toegespitst zijn op een individu. Het is om die reden dat grote bedrijven als Google, Microsoft en IBM allemaal sleutelen aan hun eigen versies van die quantumcomputer. In de praktijk moet de quantumcomputer zich echter nog bewijzen. De mijlpaal die Google naar eigen zeggen heeft bereikt, vormt daartoe een eerste voorzichtige stap.

Althans: als het echt gelukt is. Want bewijzen dat je echt quantumsuperioriteit bereikt hebt, is behoorlijk lastig. Net zoals een ervaren wiskundige een vroege computer met een slimme rekentruc toch kan verslaan, liet concurrent IBM zien dat een ‘gewone’ supercomputer dankzij een handigheidje geen 10.000 jaar nodig heeft voor de berekening van Google, maar slechts 2,5 dag. De uitkomst van de berekening  is dan bovendien betrouwbaarder dan wanneer je rekent met Googles quantumchip. ‘Dat is zelfs nog een conservatieve, worst-case schatting’, schrijft het bedrijf in een blogbericht. ‘We verwachten dat het met wat aanpassingen nog minder tijd kost.’

Mijlpaal niet bereikt

Dat betekent, benadrukt IBM, dat de quantumchip van Google nog tot niets in staat is dat praktisch onmogelijk is op klassieke computers. Volgens IBM zou dat gegeven – en niet alleen de rekensnelheid – het criterium moeten zijn om quantumsuperioriteit te claimen. ‘Wij denken dus dat Google deze mijlpaal nog niet heeft bereikt’, schrijft het bedrijf.

Zeker is in elk geval dat je Googles Sycamore-processor nog voor niets nuttigs kunt gebruiken. Datzelfde geldt voor de quantumprocessoren van concurrenten als Intel en ook IBM, dat net als Google beschikt over een rekenchip met 53 qubits. 

Uiteindelijk willen wetenschappers daarom een zogeheten ‘universele quantumcomputer’ bouwen. Eentje waarop je niet alleen één bepaalde berekening kunt uitvoeren, maar die je elk denkbaar probleem kunt voeren.

Niet op je bureau

Experts denken echter dat het nog minimaal tien jaar duurt voordat zo’n computer beschikbaar is. Zelfs dan staat zo’n quantumcomputer straks niet op je bureau. De quantumcomputers die nu worden ontwikkeld, kun je beter vergelijken met de huidige supercomputers. Het zijn apparaten waar vooral wetenschappers en bedrijven mee rekenen aan gespecialiseerde problemen. Ze hebben veel ruimte nodig en staan daarom ergens in een loods, niet bij iemand thuis op het bureau. Wie ervan gebruik wil maken, logt op afstand in via de cloud.

‘Ik denk dat de toepassingen van quantumcomputers in de toekomst vanzelf voor consumenten interessant worden’, zei QuTech-directeur Hanson daar eerder over. ‘Maar voorlopig zijn quantumprocessoren vooral leuk voor mensen in dit vakgebied.’

Rekenen met quantumfysica

Een futuristische Google-computer troeft op rekensnelheid de meest geavanceerde traditionele computer af. Dat blijkt uit een gelekt artikel. Een mijlpaal voor deze zogeheten quantumcomputer.

Waarom Microsoft vol inzet op het quantumcomputerlab van deze Nederlandse natuurkundige.  ‘Als het werkt, zal deze quantumcomputer de concurrentie wegvagen.’

Schrijver Hanna Bervoets over de invloed die een toekomstige quantumcomputer zal hebben op de maatschappij. 

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden