Onderzoekscentrum voor kwantumcomputersoftware gaat van start

Het CWI, de UvA en de VU hebben samen een onderzoekscentrum opgezet dat zich richt op kwantumsoftware. Het centrum krijgt de naam QuSoft en is een aanvulling op het al bestaande QuTech in Delft dat zich concentreert op het ontwikkelen van kwantumhardware.

Het onderzoekscentrum wordt donderdag 3 december officieel geopend en is het geesteskind van professor Harry Buhrman. Het doel is om nieuwe protocollen, algoritmes en toepassingen te ontwikkelen voor kleine en middelgrote prototypen kwantumcomputers. Buhrman legt uit waarom het zo belangrijk is nu te beginnen met het ontwikkelen van kwantumsoftware. Daarvoor grijpt hij terug naar de jaren zestig, toen de gewone computer gebouwd werd. "Er was toen heel veel aandacht voor de hardware, maar er was niet duidelijk wat je met dat ding kon doen, terwijl het de software is die ervoor zorgde dat het ding zo populair geworden is", zegt Buhrman.

Volgens hem moet de software een belangrijkere rol krijgen. "Bij de kwantumcomputer ligt de focus hoofdzakelijk op het bouwen van de qubits, maar de software is een beetje verwaarloosd, terwijl dat minstens zo'n belangrijke opgave is. We weten er te weinig over. We weten dat de kwantumcomputer sneller is in het kraken van codes en het zoeken in databases. Ook hebben we het gevoel dat we de natuur om ons heen kunnen simuleren. We zitten nu rond de negen of tien qubits. Binnen een aantal jaar zullen we rond de vijftig qubits zitten. Dat betekent dat het 2⁵⁰ stappen kost om zo’n systeem te simuleren en potentieel kun je 2⁵⁰ kleine berekeningen tegelijkertijd doen. Dan zit je al bij het punt waarbij een gewone computer al voorbijgestreefd wordt en bij honderd qubits kan een normale computer dat niet meer, want dan kost het een gewone computer 2¹⁰⁰ stappen en dat is zo astronomisch groot dat dat niet in de komende eeuw gaat lukken."

In de huidige opzet van het QuSoft-lab werken er vijftien mensen en dat moet snel uitbreiden naar 25. Het doel is om in vijf jaar tijd zo'n veertig man in dienst te hebben. De vier verschillende onderzoeksrichtingen omvatten qubit-applicaties, kwantumcryptografie, het kunnen verifiëren van uitkomsten uit kwantumcomputers en quantum architectures.

De kwantumcryptografieafdeling moet gaan onderzoeken hoe goede beveiliging tegen kwantumcomputers op te bouwen, maar ook onderzoek doen naar betere, klassieke codes die bestendig zijn tegen kwantumcomputers. Het verificatie-onderzoek is belangrijk omdat uitkomsten van kwantumcomputers niet na te rekenen zijn, iets wat met normale computers nog wel te doen is. Het onderzoek naar kwantumarchitectuur houdt zich bezig met de laag tussen de algoritmes en de fysieke qubits in de kwantumcomputers.

Op dit moment is het lastig om echt te rekenen met kwantumcomputers, omdat ze er eigenlijk niet zijn. "Google heeft het laboratorium uit Santa Barbara opgekocht en kan nu negen qubits maken. Maar dat zijn hardwaremensen en nu moet de software nog komen. Daar gaan wij dan in de toekomst hopelijk weer gebruik van kunnen maken", besluit Buhrman.

Lees meer

IT-banen

Reacties (36)

Jefrey Lijffijt
3 december 2015 01:15

Binnen enkele jaren zitten we op 50 qubits en daarna 100? Hoe verzint hij het.

Het lijkt me prima om hier wat onderzoek naar te doen, en nu hebben we de boot nog niet gemist. Echter denk ik niet dat dit de komende 15 jaar enige praktische relevantie zal hebben of dubbel zo lang en het kan zelfs nog altijd onmogelijk blijken om een degelijke machine te bouwen. Harry overdrijft de urgentie en relevantie wel behoorlijk.

k.olfers
@Jefrey Lijffijt • 3 december 2015 01:57

Dit soort ontwikkelingen volgens vaak exponentiële patronen. Hierdoor is het makkelijk om de te verwachten vooruitgang te onderschatten. Denk bijvoorbeeld aan het mappen van het menselijk genoom, een project van ongeveer 13 jaar waarbij verreweg het grootste deel in de laatste ~1-2 jaar is gebeurt vanwege de exponentiële groei in hardware en software mogelijkheden. In jaar 1-11 zouden we op basis van lineaire verwachtingen hebben voorspelt dat het project als geheel nog wel een aantal decennia zou duren. Mensen zoals Kurzweil waren echter heel accuraat in het voorspellen van de benodigde tijd, juist omdat ze van deze exponentiele patronen uitgingen. Kortom, ik denk dat Harry's voorspelling realistischer is dan je denkt.

tijnvw
@k.olfers • 3 december 2015 11:18

Zeker waar, en daar komt in het genoemde voorbeeld van DNA-sequencing nog bij dat doordat er voor het genoomproject veel tijd nodig was (en het in wetenschappelijke termen zéker relevantie had), het ook aantrekkelijker en urgenter werd om betere machines te bouwen en de technieken voor polymerase-kettingreactie/DNA-sequencing te verbeteren. Door deze synergie kon uiteindelijk de exponentiële groei en daardoor afname van de ontwikkelingsduur plaatsvinden.

Een vergelijkbaar fenomeen vindt nu plaats rondom de quantumcomputer: er wordt langzaamaan meer geld en energie gestoken in het ontwikkelen van hardware; hierdoor wordt het ook relevant om software te ontwikkelen, wat ervoor zal zorgen dat de ontwikkeling van quantumhardware versneld wordt, omdat het 1. relevantie krijgt en 2. real-life resultaten geanalyseerd kunnen worden en geen simulatie meer nodig is om de hardware te testen

Jefrey Lijffijt
@k.olfers • 3 december 2015 10:41

Let hier wel even op dat hij dit zegt om geld te ontvangen, hij heeft er dus direct baat bij om dit te overdrijven.

kimborntobewild
@Jefrey Lijffijt • 4 december 2015 07:24

Let hier wel even op dat hij dit zegt om geld te ontvangen

Da's laag bij de grond; toon eens een link dat ie 't niet zo nauw neemt met normen en waarden?

teacup
@Jefrey Lijffijt • 3 december 2015 07:40

Dit is typisch een voorbeeld van een type onderzoek waarvan de risico's voor investeerders als "groot" worden beschouwd.

Voor een wetenschapper is het echter zonneklaar dat quantumcomputers en hun toepassingen er gaan komen. Er kan zelfs een waarschijnlijkheid worden afgegeven wanneer de technologie wolwassen wordt.

Voor doorsnee investeerders is dit nog teveel luchtfietsen. De termijn is te lang, en de opbrengst ervan is niet duidelijk (is het veel, of is het heel erg veel).

Maar vooral ten aanzien van die opbrengst, en het mogelijk maken van nieuwe toepassingen bieden juist deze technologieën extreme kansen. De druk van deze mogelijkheden helpt uiteindelijk het onderzoek naar de technologie verder en maakt de waarschijnlijkheid zo groot dat het onderzoek uiteindelijk zal slagen.

Edit: Als een analoog onderzoek kan het onderzoek naar kernfusie worden genoemd, ook hoge risico's en grote opbrengst. Al is mijn niet oordeelkundige indruk dat dit onderzoek nog iets minder ver is gevorderd.

[Reactie gewijzigd door teacup op 3 december 2015 08:07]

imdoctorbob
@teacup • 3 december 2015 08:23

Let wel op dat de voornaamste investeerder van onderzoek in Nederland de overheid is, en niet "doorsnee" investeerders. Daarnaast zijn de investeerders die met dit soort projecten bezig houden zich er echt wel van bewust dat onderzoek langer duurt dan een jaartje.

De focus van deze groep zich trouwens ligt op de software en niet zozeer de qubits bouwen. Dit is cruciaal wil je quantumcomputers kunnen gebruiken en als zodoende lijkt het me niet meer dan logisch dat hier dus ook tijd en mankracht voor wordt ingezet. Ik snap dus niet zo goed waarom je dit als een groot risico zou beschouwen. De resultaten van dit centreum staat in princiepe gewoon los van de resultaten van de hardwarekant.

Ik snap de analogie met kernfusie niet zo goed, waar best wel veel over bekend is en wat zeker goede stappen maakt, bijvoorbeeld met de "opening" van de Wendelstein 7-X. Ook een project die (voornamelijk) vanuit de overheid gefinancieerd is. Aan dit project zitten gewoon duidelijke concrete doelen en worden "risicos" erg geminimaliseerd door goede ontwerpen en samenwerking van specialisten.

[Reactie gewijzigd door imdoctorbob op 3 december 2015 08:25]

teacup
@imdoctorbob • 3 december 2015 12:33

De focus van deze groep zich trouwens ligt op de software en niet zozeer de qubits bouwen.

Waar ik met mijn reactie wel op doelde. En ook het ontwikkelen van software toepassingen voor hardware die niet voldoende ruim beschikbaar is om te testen kan niet zonder risico genoemd worden. Ik weet niet maar hoop dat QuTech in staat is om dit initiatief van hardware te voorzien. Hun concepten werden als veelbelovend beschouwd (nieuws: Delftse QuTech-lab verstrengelt informatie over 1,3 kilometer - update, nieuws: Intel geeft QuTech 50 miljoen dollar voor kwantumcomputeronderzoek). Vanuit deze optiek is het alleen maar logisch om nu te anticiperen en al te gaan werken aan de software toepassingen.

En de overheid als financier. Ja, dat is de praktijk. Om die reden ook mijn reactie. Niet collectieve investeerders hebben problemen om met hun korte investeringshorizon dergelijke investeringen voor zichzelf te verantwoorden en komen in de Pavlov risicovol terecht. En toch..... de links in deze post laten toch ook zien dat bedrijven als Intel in deze technologie investeren. Of die investering ten goed komt van hard- of software maakt mij wat minder uit. Intel straalt hiermee wel degelijk het geloof in (@Jeffery hieronder) het functioneel worden van Quantum technologie uit. Indirect hebben de resultaten van QuTech het tot stand komen QuSoft geholpen.

Ook niet collectieve investeerders kunnen dit soort baanbrekend onderzoek gaan financieren. Wat momenteel in Parijs gebeurt (milieu converentie) is daarvan ook een lichtend voorbeeld. Mijn vorige reactie was een beetje een verzuchting, maar ik denk dat ik iets minder pessimistisch moet zijn. Ik hoop dat meer niet-collectieve investeerders het de moeite waard gaan vinden om dergelijk onderzoek te gaan financieren.

[Reactie gewijzigd door teacup op 3 december 2015 12:33]

Jefrey Lijffijt
@teacup • 3 december 2015 10:49

Ik ben een wetenschapper en ik vind het niet zonneklaar. Mijn onderzoek en dat van tienduizenden in de data science en theoretische informatica (oplossen P=NP, benaderingsalgoritmen, heuristische algoritmen die wel iets zinnigs berekenen maar geen optimum) wordt irrelevant als deze technologie er komt. Ik denk dat de analogie mijn kernfusie een goede is; daarvan denken we ook al 50 jaar dat het er bijna is. Maar er is concreet gezien geen enkel zicht op een praktische reactor die ons energieprobleem gaat oplossen. Net zo goed is er geen zicht op een quantumcomputer die problemen gaat oplossen die we nu niet kunnen uitrekenen op een desktop.

tunnelforce1
@Jefrey Lijffijt • 3 december 2015 03:41

Enkelen miljoenen cubits, nu ze een manier hebben gevonden van hybride productie op silicium substraat.

http://phys.org/news/2015-10-crucial-hurdle-quantum.html

Domokun
3 december 2015 01:23

Het is een interessante ontwikkeling, maar wat kún je nou precies met kwantumcomputers? Hoe gaan deze ons dagelijks leven/gebruik uiteindelijk beïnvloeden?

jpsch
@Domokun • 3 december 2015 02:58

Betere weersvoorspellingen!

Zayl
@jpsch • 3 december 2015 07:55

Kan misschien grappig bedoelt zijn, maar hier worden momenteel wel super-computer voor ingezet voor zover ik weet. Misschien niet beter, maar wel sneller!

CAPSLOCK2000

@Domokun • 3 december 2015 09:18

Dat weten we niet precies. We weten wel dat bepaalde soorten berekeningen heel snel worden waardoor bepaalde problemen kunnen worden uitgerekend die nu nog veel te veel werk zijn. De invloed daarvan is moeilijk te voorspellen maar snellere computers wil iedereen wel.

Jefrey Lijffijt
@Domokun • 3 december 2015 10:56

Je kunt er optimalisatieproblemen mee oplossen zoals logistieke problemen (rooster wanneer de treinen rijden, distributiecentra efficiënter maken) en veel problemen in de statistiek zijn dan ineens wel uit te rekenen.

De BBC heeft laatst een radioprogramma gemaakt over P = NP, een heroische poging wat mij betreft om iets ingewikkelds voor een breed publiek toegankelijk te maken: http://www.bbc.co.uk/programmes/b06mtms8

Gallant
@Domokun • 3 december 2015 15:36

Een van de dingen die volop in ontwikkeling zijn is artifical intelligent. AI is voorlopig alleen in een simulatie toepasbaar. Onze huidige Simulatoren zijn echter zeer beperkt. Een quantum computer is instaat een simulatie te draaien die geen grenzen kent. Hierin kun AI gecontroleerd tot employment laten komen. Een AI kan je dan een probleem laten oplossen waarvan wij zelf nog het flauwste benul hebben hoe dit op te lossen is. Dit lijkt nog ver weg maar geef het 5 tot 10 jaar.

Rabbitto
3 december 2015 02:57

Dit is precies het soort onderzoek dat zo ingewikkeld en abstract kan zijn voor de buitenwereld dat mensen niet weten wat het praktisch nut ervan is. Ik zag laatst een documentaire over qubits en de vertellende professor zei met vrij grote zekerheid dat de systemen voor praktische applicaties ongeveer over 20 jaar echt volgens planning klaar zijn. Wanneer dit gebeurt maakt de computertechniek de grootste sprong sinds de uitvinding van de eerste simpele computers. We praten over een complete transformatie die de wereld flink sneller zal doen draaien. Crypto is een van de meest genoemde voorbeelden omdat encryptie en decryptie vrijwel het zwaarste is en het meeste tijd kost voor een systeem om uit te voeren. De verdere consequenties van een verder ontwikkelde kwantum computer zijn nu nog niet volledig in te schatten, zo blijkt uit het artikel.

Het is in ieder geval zeer belangrijk om nu de onderzoekscentra op te zetten als we over een generatie of 2 überhaupt er wetenschappelijk, maatschappelijk maar ook persoonlijk nut van willen hebben.

[Reactie gewijzigd door Rabbitto op 3 december 2015 02:59]

Anoniem: 420461
@Rabbitto • 3 december 2015 04:07

Crypto is een van de meest genoemde voorbeelden omdat encryptie en decryptie vrijwel het zwaarste is en het meeste tijd kost voor een systeem om uit te voeren.

Wat dacht je van 3D-renderen - ik kan niet wachten op Q-Blender!

pvanbaal
@Rabbitto • 3 december 2015 07:38

Hoe heet die docu die je gezien had en heb je een linkje?
Ben wel geintreseerd naar dat soort dingen ook al begrijp ik ze niet 100%.

Thomas M
@Rabbitto • 3 december 2015 09:45

Vergeet ook niet economisch nut. Alhoewel het nu een puur abstracte en academische zaak lijkt, en is, wordt dit inderdaad een deel van de toekomst van computers. Een hele nieuwe wereld aan mogelijkheden ligt dan aan onze voeten.

Als er nog geen nieuwe technologie wordt gemaakt om stabiele qbits op kamertemperatuur te houden, dan is het onmogelijk om qbits in je pc te hebben. De huidige qbits draaien het liefst bij 4 Kelvin of lager, daar kan je komen met vloeibaar Helium. Boven deze temperatuur verlies je de verstrengelde toestand te snel. Verstrengeling (entanglement) is de basis van de quantum computer.

Maar er is wel een mogelijkheid om quantum computing groot te maken. Eerst zullen er grote datacentra moeten worden gebouwd, door overheden, die maar een paar (redelijk simpele) quantum computers hebben. Als we de techniek beter onder de knie hebben worden deze datacentra zodanig uitgebreid totdat bedrijven en het grote publiek het kan gebruiken.

Dit is een langdurig proces. Maar naar mijn gevoel veel realistischer dan kernfusie als energiebron. De elektronica van qbits is al redelijk vergevorderd.

Misschien vindt men wel een manier om qbits op kamertemperatuur te draaien. Dan zouden we van een bijzondere wereld, quantum computer in datacentra, naar een bizarre wereld gaan: een quantum pc.

Pascal081
3 december 2015 00:41

Ik ben heel erg benieuwd naar waar we over 10 jaar staan met de technologie en wetenschap van dan.

Ik heb veel gelezen over kwantumcomputers, maar echt begrijpen doe ik het niet. Gelukkig ligt de 'black box' zoals Latour dit zou beschrijven nog helemaal open en kunnen we allemaal meekijken met de laatste ontwikkelingen.

+1 voor Tweakers voor het plaatsen van dit soort nieuws. Het houdt mij in ieder geval geïnteresseerd en op de hoogte.

Rev-anche
@Pascal081 • 3 december 2015 01:00

Quantum is wmb niet te begrijpen, 1=0=0=1x1=0.

Maw ja = nee =nee +ja of iets dergelijks.

Waren we in onze jeugd opgevoed me E-MC2 en de betekenis daarvan hadden we er waarschijnlijk ook niet veel aan gehad, om dat in mijn geval m,n hersenen het gewoon niet zien.

jpsch
@Rev-anche • 3 december 2015 02:56

Volgens mij is het meer een soort fuzzy logic, bv 70% 1 en 30% 0.

Fiander
@jpsch • 3 december 2015 13:46

Nee, het is die schurftige Schrödinger kat ( ofzo ).
Zolang je niet in de doos kijkt, kun je de kat zowel als levend en dood beschouwen.
dus x = 1 en 0 zolang je er niet naar kijkt.

edit: met dank aan Sammiege

[Reactie gewijzigd door Fiander op 3 december 2015 15:22]

Sammiege
@Fiander • 3 december 2015 14:30

Hahaha, Schrödinger's kat. Schrödinger was een natuurkundige.
https
ps. ik lach je niet uit maar vind het erg grappig hoe die naam is blijven hangen.

_Thanatos_
3 december 2015 01:06

Als een spelcomputer zonder spellen, als een TV zonder uitzendingen, als een lamp zonder electriciteitsnet, als een supermarkt zonder winkelwagentjes, of als een gordijn zonder ramen.

Zo zijn er tal van dingen te bedenken die min of meer gelijktijdig uitgevonden moeten worden/zijn. Eigenlijk is er dus niets nieuws aan

Left
3 december 2015 10:41

.. en potentieel kun je 2^50 kleine berekeningen tegelijkertijd doen. Dan zit je al bij het punt waarbij een gewone computer al voorbijgestreefd wordt ..

Een gewone computer doet hooguit zo'n 4 miljard berekeningen per core, laat hij 4 cores hebben, dan zijn het er 16 miljard, dat is ongeveer 2^34.
Dat punt waarbij de gewone computer voorbijgestreefd wordt ligt bij 2^50 berekeningen dus al heel erg ver achter ons. Zo'n quantumcomputer is dan al 2^16 keer sneller dan een gewone computer, 64 duizend keer dus. Of bedoelt hij niet een gewone computer maar een supercomputer?

Headshifter
3 december 2015 10:58

Ik ben benieuwd naar quantumcomputers, ik denk ook dat ze de wereld wel op hun kop gaan gooien. Nu gebruiken we nog allemaal 256 of 512 bits beveiliging, wat nu redelijk onkraakbaar is. Maar op het moment dat bijvoorbeeld de NSA of andere partijen met quantumcomputers beveiliging kunnen gaan kraken zullen we toch moeten kijken naar andere manieren van beveiligen

Hertog_Martin
3 december 2015 12:41

Het zou me niet verbazen als oa Amerika, China en Rusland achter de schermen veel geld in ontwikkeling van quantum computers aan het stoppen zijn voor militaire doeleinden. Degene die als eerste het ontwikkelt heeft een gigantisch voordeel wat betreft cyberwarfare. Gedurende die voorsprong kan er veel informatie verzameld worden. De aanvallen zullen echter wel wat meer obvious zijn als men concludeert dat het alleen met geavanceerde technologie gedaan kan zijn.

Kan dus wellicht zo zijn dat net zoals met eerdere uitvindingen er spoed achter komt door militaire belangen en dan de weg naar de consument vind.

Durandal
3 december 2015 01:24

Ik snap dat je met een kwantumcomputer alle mogelijke antwoorden tegelijk kan uitrekenen. Wat ik eigenlijk niet snap is hoe je dan uiteindelijk het antwoord kiest waar je naar op zoek bent.

Stoney3K

Wetenschap

@Durandal • 3 december 2015 02:30

Ik snap dat je met een kwantumcomputer alle mogelijke antwoorden tegelijk kan uitrekenen. Wat ik eigenlijk niet snap is hoe je dan uiteindelijk het antwoord kiest waar je naar op zoek bent.

Kort door de bocht genomen krijg je er een kansverdeling uit waarin alle mogelijke antwoorden gegeven worden en daarbij de kans dat dat antwoord voor gaat komen.

Het 'juiste' antwoord ligt dan aan je probleemstelling maar bij een simpele query van "Zoek X in database" is het simpel: dan is het de plaats waar X het meeste voorkomt in de database, zoals je dat bij een "normale" zoekquery ook zou verwachten.

Met alleen het kale antwoord van een quantumcomputer zul je niet veel kunnen, er zal een stuk (signaal)verwerking aan te pas komen om uit die gegevens te halen wat je wil weten.

Tom-Z
@Durandal • 3 december 2015 09:37

Het is een hele erge misvatting dat je "alle mogelijkheden tegelijk kan doorrekenen" - dat is helemaal niet zo. Een quantumcomputer kan in verschillende toestanden tegelijk zitten, en je kunt at random een van die toestanden samplen. Soms kun je (afhankelijk van het probleem) de "juiste" toestand waarschijnlijker maken zodat je met grote kans een juist antwoord krijgt maar dat kan niet bij ieder probleem.

PuzzleSolver
3 december 2015 00:36

We gaan iets bakken, de oven is nog niet uitgevonden maar het is belangrijk dat we nu alvast recepten gaan maken.

Blijft lastig te verkopen.

Frozen
@PuzzleSolver • 3 december 2015 00:43

We gaan nu een steen gooien, de formules zijn nog niet uitgevonden, maar het is belangrijk dat we nu al weten dat hij zal vallen.

Totdat de steen hard genoeg werd gegooid om rondjes om de aarde te kunnen blijven draaien. In de vorm van vliegtuigen, satellieten, honden en tegenwoordig zelfs mensen.

Voor sommige toepassingen zijn momenteel al een aantal applicaties en formules, alleen de technologie is nog niet zo ver en er is dus geld (=onderzoek) nodig om deze technologie te krijgen. Dat is dus precies wat QuTech en QuSoft doen, geld omtoveren naar technologie.

[Reactie gewijzigd door Frozen op 3 december 2015 00:44]