China heeft het voortouw genomen in de ontwikkeling van kwantumcomputers door een absoluut record binnen de rekencapaciteit te vestigen.
In 2019 maakte Google bekend dat het met zijn 53-qubit Sycamore-processor (een kwantumprocessor) er in geslaagd was om binnen 3,3 minuten een taak uit te voeren waarvoor een doorsnee supercomputer zeker tweeënhalve dag nodig zou hebben. Het was een opmerkelijk hoogtepunt voor de ontluikende technologie van kwantumcomputers.
Nog geen drie jaar later, in oktober 2021, kondigden Chinese wetenschappers aan dat ze een kwantumcomputer klaar hadden die zeker 1 miljoen keer sneller kon zijn dan de Sycamore van Google. Er zou zelfs nog voldoende ruimte zijn voor verdere opschaling van de macht van deze processor. Dat hoogtechnologische beestje noemt de Zuchongzhi 2, een 66-qubit-kwantumprocessor die 10 miljoen keer sneller zou zijn dan de beste supercomputer ter wereld. De processor wordt ontwikkeld door Chinese onderzoekers van de Academy of Sciences Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics in samenwerking met enkele Shanghainese onderzoekscentra.
Zuchongzhi 2 slaagde er in oktober inderdaad in om de eerder beschreven opgave een miljoen keer sneller op te lossen dan Sycamore, rapporteert Nextgov.
Waarom zijn kwantumcomputers zo belangrijk?
Supercomputers worden gewoonlijk ingezet door het Amerikaanse en Chinese leger om bepaalde scenario’s te analyseren zodat het gereedschap van militairen kan geperfectioneerd worden voor elke mogelijke situatie. Ook voor het bestuderen van geografische omgevingen en gegevens over de oceanen om geheime trends te ontdekken, worden supercomputers geregeld ingezet.
Sommige van die taken zouden zelfs met de meest moderne supercomputers nog steeds bijzonder veel tijd in beslag nemen. “Zelfs de kleinste computerdeeltjes hebben tijd nodig om tussen 1 en 0 te wisselen”, noteert Nextgov.
Kwantumcomputers zouden echter de fysieke limieten van binaire computersystemen kunnen overstijgen door een superpositie van de 1- en 0-waarden te creëren. Supergeleidende kwantumcomputers maken namelijk gebruik van qubits die via een kwantummechanisch fenomeen een lineaire combinatie van de twee statussen (1 en 0) bekomen. Qubits kunnen met andere woorden zowel 1 als 0 zijn. Tegelijkertijd.
Het potentieel van kwantumcomputers is enorm. Onkraakbare cryptografische problemen zouden vliegensvlug kunnen opgelost worden. Sommige experten beweren dat kwantumcomputers wel eens de zwaarbeveiligde gedecentraliseerde blockchain van bijvoorbeeld cryptomunt Bitcoin zouden kunnen kraken. Kunstmatige intelligentie en machine learning zullen immense innovaties zien door deze tech, alsook de geneeskunde en scheikunde.
China: onbetwiste leider die experimenteert met twee methoden
De grootste wetenschappelijke en militaire supermachten van de wereld zetten daarom miljarden dollars in om zo snel mogelijk de beste kwantumcomputers te ontwikkelen. China is al zeker sinds 2020 de onbetwiste leider in de vooruitgang van deze technologie.
De vooruitgang van de Chinezen is indrukwekkend. In 2020 werd de eerste in de ruimte gestationeerde kwantumcommunicatie tot stand gebracht door China. De Micius-satelliet bracht een ultrabeveiligde datalink tot stand tussen twee stations die meer dan 1.500 kilometer van elkaar verwijderd liggen. Vorig jaar slaagde een Chinees team van onderzoekers er met de Jiuzhang 2-processor in om op één milliseconde een taak te kunnen voltooien waar een gewone computer zo’n 30 triljoen jaar voor zou nodig hebben.
Die processor maakte overigens geen gebruik van supergeleidende methoden, maar van een fotonische kwantumprocessor; ofwel van een wisselwerking tussen licht en elektronen. Supercomputers die dergelijke lichttechnologie toepassen, kennen wel enkele nadelen, weet Nextgov. “Het is moeilijk om het aantal fotonen in dit soort kwantumcomputers te verhogen, vanwege hun kwetsbare toestand. Het valt nog te bezien welke methode de overhand zal krijgen”, schrijft de technologiesite.
Versleutelde data van het westen oppotten om later te kraken
Het feit dat het westen zo hard achterloopt op China heeft alles te maken met hoe serieus Peking zijn investeringen in deze technologie neemt.
China zou naar verluidt 10 miljard dollar in de sector investeren en zijn jaarlijks budget voor onderzoek naar kwantumcomputers vorig jaar met 7 procent hebben opgetrokken. De Amerikaanse overheid besteedde in 2018 “maar” 1,2 miljard dollar aan deze tech. Washington kwam in 2021 wel op de proppen met een plan om tussen 2022 en 2026 een slordige 29 miljard dollar in kwantumcomputers en kunstmatige intelligentie te pompen. Dat voorstel moet wel nog door het Lagerhuis raken, waar in maart wel een soortgelijk voorstel werd goedgekeurd.
De vraag is dan of het al niet te laat is om de Chinese suprematie over kwantumcomputers in te halen. Chinese onderzoekers en bedrijven zouden een pak meer kwantumtechnologie-octrooien in handen hebben dan de Amerikanen en de Europeanen. De Chinese overheid zou ook massaal versleutelde gegevens van Washington en Amerikaanse bedrijven oppotten voor wanneer ze die met kwantumcomputers kunnen ontgrendelen. Dat zou de technologiekloof op een dag onoverbrugbaar kunnen maken.
1.000 qubits tegen 2023?
Voorlopig zijn we wel nog enkele jaren verwijderd van de finale doorbraak van kwantumcomputers, meent Nextgov. De huidige generatie kwantumcomputers gebruikt momenteel zo’n 50 qubits. Om geavanceerde code te ontcijferen zouden er zeker duizenden qubits nodig zijn.
Maar de dag dat dit mogelijk wordt, komt wel steeds dichterbij. Het Amerikaanse techbedrijf IBM zou in november een supergeleidende kwantumcomputer met 127 qubits gemaakt hebben en dit jaar nog een van 400 qubits onthullen. Tegen 2023 verwacht IBM dat het er een van 1.000 qubits zal hebben.
(kg)
