Over enkele jaren kunnen we rekenen op quantumcomputers, beloven Google en IBM. Maar wat die machines precies kunnen, weten we – naar goed quantumgebruik – pas als we ze zien.
Niemand weet precies wanneer het startschot heeft geklonken, maar de race om de eerste commerciële quantumcomputer te vermarkten, is duidelijk begonnen. Begin maart duikelden Google en IBM over elkaar heen om zich te presenteren als koploper – beide bedrijven koesteren hoge verwachtingen voor het verhuren van rekentijd op quantumcomputers via het internet. De strijd om quantumklanten is al begonnen voordat de eerste echte quantumcomputer bestaat, merkte online magazine Wired droogjes op.
Google beet het spits af. Vrijdag 3 maart publiceerden onderzoekers van Google’s Quantum AI-groep een comment in Nature. ‘Het vakgebied quantumrekenen passeert binnenkort een historische mijlpaal: quantumsuprematie’, betoogde het team. Quantumsuprematie wil zeggen dat quantumcomputers hun klassieke voorganger voorbijsnellen, in elk geval voor een select aantal problemen. Google denkt dat dat over vijf jaar realiteit is.
IBM kon natuurlijk niet de indruk laten bestaan dat alleen Google tot zoiets in staat is en kwam de maandag erop prompt met een persbericht. Big Blue kondigde daarin aan binnen ‘enkele jaren’ via de cloud rekentijd te gaan verhuren op een quantumcomputer van vijftig qubit, het quantumequivalent van de bit. Dat is tien keer meer dan IBM’s 5-bit-quantumcomputer waarmee iedereen sinds vorig jaar gratis mag spelen, en vijf keer meer dan waar de meest geavanceerde laboratoria op dit moment mee werken. Vijftig qubit is in principe ook genoeg om wat Google noemt quantumsuprematie te demonsteren.
Garanties
Een quantumcomputer van driehonderd qubit kan op papier in een oogwenk meer berekeningen uitvoeren dan er atomen zijn in het universum. Die kracht komt voort uit het feit dat n qubits 2n toestanden representeren, en dat op alle toestanden tegelijk een bewerking kan worden losgelaten. Daarom is de quantumcomputer bij uitstek geschikt om door grote verzamelingen te ploegen. Waar een gewone computer toestand voor toestand moet afhandelen, doet zijn quantum-evenknie er veel meer tegelijk. Dit soort problemen kom je overal tegen: van meteorologie tot artificiële intelligentie en van materiaalontwikkeling tot logistiek.
De praktijk is echter weerbarstiger. Qubits zijn fragiel en quantumcomputers vereisen daarom foutcorrectie en/of redundantie. In hun artikel rekenen de Google-onderzoekers voor dat om een getal van tweeduizend bits in één dag in factoren te ontbinden honderd miljoen qubits nodig zijn als slechts een op tienduizend quantumoperaties faalt. IBM’s 50-qubit-quantumcomputer beschikt over geen enkele foutcorrectie, dus ondanks het indrukwekkende aantal qubits zal het niet de indrukwekkende machine zijn die de grootse beloftes van quantumrekenen inlost.
Maar ook weer geen nutteloze machine, stellen IBM (en Google). Waar quantumcomputers tot nu toe nog prima konden worden gesimuleerd op klassieke, verwachten beide bedrijven dat hun quantumsystemen relevante problemen gaan oplossen voor het bedrijfsleven en de wetenschap. Google vergelijkt het met neurale netwerken, die ook fouten maken maar complexe taken toch uitstekend kunnen uitvoeren. ‘Een gebrek aan theoretische garanties hoeft succes niet in de weg te staan’, schrijft het team.
We gaan het zien.