AI & computing › Kwantumcomputing & AI-hybrides
Alice & Bob helpt Europa doctoraatsnetwerk voor kwantumfoutcorrectie optuigen
Het Franse kwantumbedrijf Alice & Bob deelt zijn kennis van foutcorrectie met QuBriC, een nieuw Europees opleidingsnetwerk voor promovendi. Het netwerk moet vijftien onderzoekers klaarstomen voor een van de grootste technische obstakels op weg naar bruikbare kwantumcomputers: fouten die ontstaan tijdens het rekenen. Zestien universiteiten en zeven bedrijven werken vier jaar samen, gesteund door 4,6 miljoen euro aan EU-subsidie.
Kwantumcomputers rekenen met qubits, piepkleine bouwstenen die extreem gevoelig zijn voor storing. Al bij de geringste trilling, temperatuurschommeling of elektromagnetische ruis in hun omgeving verliezen ze de informatie die ze vasthouden. Om toch betrouwbare berekeningen te kunnen doen, moeten fouten voortdurend worden opgespoord en hersteld. Die opgave heet kwantumfoutcorrectie en geldt als een van de grootste horden op weg naar een kwantumcomputer die daadwerkelijk nuttig werk kan verzetten.
Zestien universiteiten, zeven bedrijven
Om die horde te slechten, is in Europa het opleidingsnetwerk QuBriC van start gegaan. Zestien universiteiten en zeven kwantumbedrijven, waaronder ETH Zürich, TU Delft, University College London, het Franse onderzoeksinstituut INRIA, en de bedrijven Riverlane en IQM, bundelen hun krachten om vijftien promovendi op te leiden. Het programma loopt vier jaar en krijgt 4,6 miljoen euro subsidie via het Marie Skłodowska-Curie Actions-programma (MSCA) van de Europese Unie, onderdeel van Horizon Europe.
Het Franse bedrijf Alice & Bob is een van de deelnemende partners. Het bedrijf ontwikkelt een eigen aanpak van foutcorrectie op basis van zogeheten cat-qubits: supergeleidende schakelingen die twee stabiele kwantumtoestanden tegelijk vasthouden, vernoemd naar de beroemde gedachte-experiment-kat van natuurkundige Erwin Schrödinger. Door slim gebruik te maken van de fysieke eigenschappen van deze qubits, hoopt Alice & Bob minder extra hardware nodig te hebben om fouten te onderdrukken dan met traditionele methodes.
Van losse qubits naar een werkend geheel
De kern van het probleem is dat individuele qubits te onbetrouwbaar zijn om alleen op te vertrouwen. Onderzoekers bundelen daarom tientallen tot honderden fysieke qubits tot één logische qubit, die fouten van de afzonderlijke onderdelen automatisch corrigeert. Dat vraagt om kennis uit heel verschillende hoeken: kwantumfysica, klassieke coderingstheorie, algoritmes en de bouw van hardware. Volgens Christophe Vuillot, onderzoeker foutcorrectie bij Alice & Bob, werken die vakgebieden nu vaak nog te veel los van elkaar. QuBriC moet daar verandering in brengen door onderzoekers breed op te leiden, over de grenzen van hun eigen specialisme heen.
Praktijkervaring naast het lab
Anders dan bij een gewone onderzoeksbeurs werken de promovendi bij QuBriC afwisselend bij universiteiten en bedrijven. Zo doen ze niet alleen theoretische kennis op, maar ook ervaring met de praktische kant van kwantumhardware. Voor Alice & Bob levert dat toegang op tot goed opgeleid personeel in een vakgebied waar wereldwijd een tekort aan specialisten dreigt.
Het MSCA-programma financiert al dertig jaar internationale samenwerking tussen universiteiten, onderzoeksinstellingen en bedrijven. In die periode zijn ruim 150.000 onderzoekers ondersteund, van wie 23 later een Nobelprijs wonnen. QuBriC is het eerste MSCA-doctoraatsnetwerk dat zich volledig richt op kwantumfoutcorrectie, en moet de komende jaren een nieuwe lichting specialisten afleveren die de stap naar praktisch bruikbare, foutbestendige kwantumcomputers dichterbij moet brengen.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Kwantumfoutcorrectie is de sleutel tot kwantumcomputers die buiten het lab bruikbaar worden, bijvoorbeeld voor medicijnontwikkeling, materiaalonderzoek of cryptografie. Door gericht promovendi op te leiden die zowel de fysica als de wiskunde van foutcorrectie beheersen, wil Europa de achterstand op landen als de VS en China inlopen. Het delen van bedrijfskennis, zoals de cat-qubit-aanpak van Alice & Bob, versnelt de overgang van experimentele opstellingen naar werkende, foutbestendige systemen.
- Kwantumfoutcorrectie
- Het geheel van technieken waarmee fouten in de kwetsbare informatie van een kwantumcomputer worden opgespoord en hersteld.
- Qubit
- De kwantumversie van een bit, de basiseenheid waarmee een kwantumcomputer rekent en die meerdere toestanden tegelijk kan aannemen.
- Cat-qubit
- Een type qubit opgebouwd uit supergeleidende schakelingen dat van nature minder gevoelig is voor bepaalde soorten fouten.
- Logische qubit
- Een groep van meerdere fysieke qubits die samen als één betrouwbare rekeneenheid functioneert door fouten onderling te corrigeren.
- Fouttolerante kwantumcomputer
- Een kwantumcomputer die grote, betrouwbare berekeningen kan uitvoeren doordat fouten continu worden gecorrigeerd in plaats van resultaten te verstoren.
- Coderingstheorie
- Het wiskundige vakgebied dat bestudeert hoe informatie zo wordt gecodeerd dat fouten bij verzending of opslag herkend en hersteld kunnen worden.
- MSCA (Marie Skłodowska-Curie Actions)
- Een Europees financieringsprogramma dat onderzoekersmobiliteit en samenwerking tussen universiteiten en bedrijven ondersteunt.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
