VS wil in 2028 kwantumcomputer met foutcorrectie die echt nuttig is

Het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) heeft een nieuw stappenplan gepresenteerd voor de ontwikkeling van kwantumcomputers. Onder leiding van onder secretaris Darío Gil moest een speciale commissie, de SCAC Quantum Subcommittee, uitzoeken hoe de Verenigde Staten tegen 2028 een kwantumcomputer kunnen bouwen die fouten corrigeert én wetenschappelijk relevante problemen oplost. Het resulterende rapport heet 'Path to an Integrated Quantum Future' en is volgens Gil het bewijs dat de sector op een historisch kantelpunt staat.

Kwantumcomputers rekenen met qubits in plaats van gewone bits. Dat maakt ze in theorie extreem krachtig voor bepaalde berekeningen, maar qubits zijn ook uiterst gevoelig voor storing. Zonder kwantumfoutcorrectie lopen berekeningen al na een fractie van een seconde vast. Het bouwen van een fouttolerante kwantumcomputer, die fouten automatisch herstelt, geldt daarom als de grote hindernis die de technologie moet nemen voordat ze echt bruikbaar wordt.

Niet groter, maar nuttiger

Jarenlang ging de discussie vooral over hardware: hoeveel qubits heeft een machine, en hoe stabiel zijn ze? Het nieuwe rapport verlegt de focus. Succes moet voortaan worden afgemeten aan wetenschappelijke bruikbaarheid, niet aan de omvang van de machine. Concreet denkt het DOE aan taken die met gewone supercomputers niet te doen zijn: het exact voorspellen van moleculaire eigenschappen voor medicijnontwikkeling, het ontwerpen van nieuwe katalysatoren voor de industrie, het simuleren van materialen voor kernfusie en het naspelen van de natuurkunde uit het vroege heelal. Het ministerie wil hiervoor zijn zeventien nationale laboratoria, rekencentra voor hoogprestatie-computing en bestaande onderzoeksfaciliteiten inzetten, zodat kwantumprocessoren straks gewoon meedraaien in hybride reken-workflows naast klassieke supercomputers.

Drie fasen tot 2030

De routekaart bestaat uit drie fasen. Tussen 2026 en 2028 lopen de zogeheten Quantum Grand Challenges: wedstrijden waarin nationale labs, universiteiten en bedrijven samen hardware, algoritmes en software moeten co-designen om specifieke wetenschappelijke doelen te halen. Daarna volgt de bouw van een DOE Quantum Computing User Facility, een open onderzoeksfaciliteit waar wetenschappers zelf meebouwen aan hardware en besturingssystemen, in tegenstelling tot een gesloten commerciële clouddienst. Vanaf 2030 moet kwantumtechnologie volledig zijn geïntegreerd in het bredere onderzoekslandschap van het ministerie, naast AI- en supercomputernetwerken.

Opvallend is dat het DOE bewust geen keuze maakt voor één type qubit-technologie. Of het nu gaat om supergeleidende circuits, gevangen atomen, ionenvallen, fotonica of spin-qubits: welke techniek het meest oplevert, moet blijken uit de praktijk. Het rapport is opgesteld onder leiding van commissievoorzitter Anna Grassellino en vicevoorzitter Supratik Guha, met inbreng van honderden partijen uit industrie, wetenschap en overheid.