IBM Quantum Ambassador Cor van der Struijf belicht kansen in quantum computing

Quantum computing is nog volop in ontwikkeling, maar de contouren van toekomstige use cases worden langzaam zichtbaar. Volgens natuurkundige Cor van der Struijf, die als IBM Quantum Ambassador organisaties helpt om 'quantum ready' te worden, hebben we nog lang niet alles ontdekt, maar staan er mooie dingen te gebeuren. “Als we maar blijven investeren, blijven samenwerken en ons zo nu en dan blijven verwonderen. Want wie claimt dit helemaal te snappen, heeft er niks van begrepen.”

Denk mee, werk samen en vraag je af waar we quantum computing straks kunnen toepassen. Die oproep doet Cor van der Struijf aan de wereld van ICT. Quantum computing, het gebruik van quantumbits in plaats van 'gewone' bits waardoor een computer vele malen sneller en krachtiger wordt, zit nog in een fundamentele ontwikkelingsfase. Toch denkt IBM samen met een netwerk van partners al serieus na over de praktische mogelijkheden in de (nabije?) toekomst. “Door quantum computing kunnen we waarschijnlijk deelgebieden versnellen en meer data meenemen in analyses. Dat moet een veelheid aan praktische toepassingen gaan opleveren. We hebben nog lang niet alles ontdekt en als ik een lezing geef, heeft mijn publiek na afloop meer vragen dan vooraf. Maar het is juist die 'staat van verwondering' die ons verder helpt.”

IBM Quantum Network
Samen met partners investeert IBM momenteel volop in de verdere ontwikkeling van deze toekomstige computers, die gebruik maken van een technologie die is gebaseerd op hoe de natuur zich op heel kleine schaal gedraagt: de quantum mechanica. Volgens Van der Struijf, gepromoveerd natuurkundige, is het begrip 'quantum computer' niet eenvoudig uit te leggen. “Het is erg specialistisch, de technologie is nog helemaal in ontwikkeling en er is veel dat we nog niet weten. Maar juist daarom doen we dit grootse project niet alleen. Sinds 2017 hebben we het IBM Quantum Network, waarin we samenwerken met meer dan honderd partijen uit verschillende segmenten. Dat gaat over alle assen die je maar kan bedenken. Heel grote organisaties zitten in dit partnernetwerk, bijvoorbeeld uit de energie-sector of het bankwezen. Maar ook kleine startups met soms maar één of twee mensen. En natuurlijk de academische wereld.”

Van der Struijf is zelf de drijvende kracht achter een succesvolle samenwerking met de Universiteit Maastricht. “Ze zijn daar bijvoorbeeld bezig met de ontwikkeling van een Einstein telescoop, waarmee wetenschappers in de toekomst zwaartekrachtgolven willen meten. Dat maakt onderzoek mogelijk naar onder meer het ontstaan van het heelal en de versmelting van zwarte gaten. Vanwege de spin-off van dit Maastrichtse project naar andere partijen die bezig zijn met vergelijkbare experimenten, ontstond het idee om onze projecten te combineren: een Einstein telescoop die samen werkt met quantum computertechnologie. Samen willen we verschillende wetenschappelijke vraagstellingen aanpakken. Kijk je hier wiskundig naar, dan komen bijvoorbeeld probleemstellingen in beeld in de sfeer van artificial intelligence (AI), want ook AI zoekt naar patronen. Door samen te werken kunnen we stappen zetten in de ontwikkeling van diverse nieuwe technologieën.”

Samenwerken
De activiteiten met Maastricht staan niet op zichzelf, want Nederland is volgens Van der Struijf leidend als het gaat om quantum computing en de ontdekkingstocht die moet leiden naar het toepassen van quantum computers in de praktijk. “Hoewel quantum nog voornamelijk in de researchfase zit, zetten we wel degelijk stappen om het verder te brengen. Met partners denken we bijvoorbeeld na over toepassingen op het gebied van diagnostiek in de gezondheidszorg. Welke aandoening heeft een patiënt en welk (precisie)medicijn werkt dan het beste? Quantum is niet de oplossing voor alles, maar de kracht zit nadrukkelijk in samenwerking tussen verschillende proposities. Zie het als een grote puzzel, waarvan zelfs de puzzelstukjes – de deelnemende partijen met ieder een specialistische inbreng: kennis en ervaring, maar vooral ook een eigen perspectief – nog niet allemaal bekend zijn. Het verhaal van IBM is voor alles hybride: ons partnernetwerk is volledig geënt op samenwerking en combinaties maken. Dát levert de benodigde kracht op.”

Met vereende krachten moet dus ergens in de toekomst de eerste concrete toepassing van quantum computertechnologie het licht zien. Toch wil Van der Struijf zo'n belofte nu nog even temperen. “De researchafdelingen van IBM zijn nog lang niet klaar met alles wat ze doen om quantum computing volwassen te laten worden. De technologie is gewoon nog niet uitgekristalliseerd. Maar heel voorzichtig kijken we inmiddels naar concrete toepassingen van quantum. Er zit een versnelling in het aantal qubits – de eenheid van quantuminformatie – en de kracht die je uit quantum computing haalt met het zogeheten quantum volume. De hardware ontwikkelt zich en daarnaast hebben we recentelijk een roadmap uitgebracht over quantum softwareontwikkeling. De mogelijkheden om concrete use cases te maken worden daardoor langzaam zichtbaar.”

Quantum Optimalisatie en AI
Gevraagd naar de beste voorbeelden van zulke use cases, noemt Cor van der Struijf Quantum Optimalisatie en op de langere termijn Quantum AI. “Quantum computing is heel geschikt om toepassingen op de gebieden van optimalisatie en artificial intelligence sneller, en daarom beter te laten werken, ook omdat we met quantum computers meer data kunnen 'meenemen'. Lastig is wel dat de algoritmes die we (correct) hebben draaien op de huidige ('klassieke') computers, niet één-op-één kunnen worden overgezet naar een quantum computer. Daarom zijn nieuwe algoritmes nodig: Quantum Optimalisatie en AI-algoritmes. De belofte is dat we daarmee sneller optimalisatie- An AI-vraagstukken kunnen oplossen door bijvoorbeeld beter te kunnen zoeken, als ook grotere datasets kunnen gebruiken. Met quantum hopen we de zoekruimte steeds groter te kunnen maken, zodat we beter in staat zullen zijn de optimale oplossingen voor problemen te vinden.”

Tot slot een oproep aan het kanaal en iedereen die in deze revolutionaire ontwikkeling geïnteresseerd is: ga ook zelf experimenteren. “IBM heeft speciaal voor quantum computing het open source ontwikkelprogramma Qiskit op de markt gebracht, dat wordt gebruikt door verschillende (markt)partijen, van overheden en IBM-business partners tot zelfstandig developers. Dat gebeurt zeker ook hier in Nederland, want opnieuw: Nederland loopt mee in de voorhoede. Opvallend veel Nederlandse developers haken aan en leveren een bijdrage. Dat is mooi om te zien.”

Auteur: Jeroen Bordewijk en Witold Kepinski