Fotografie: Andrej Sokolow

ICT -informatie- en communicatietechnologie - heeft het aanzien van de wereld de afgelopen vijftig jaar drastisch veranderd. Computers, internet en smartphones hebben de manier waarop we communiceren volledig getransformeerd en vooral bedrijfsmodellen rigoureus ondersteboven gegooid. Toch heeft het er alle schijn van dat deze veranderingen nog radicaal overvleugeld gaan worden door de inzet van quantum computing.

Over quantum computing wordt al sinds de jaren tachtig van de vorige eeuw veel geschreven in vaktijdschriften en in wetenschappelijke publicaties. Vrij nieuw is echter dat het onderwerp inmiddels ook in de warme belangstelling staat van beleggers. Dat was vooral merkbaar na 9 december 2024, toen Google de Willow-chip presenteerde, een werkende quantumcomputer in de zin dat deze complexe quantummechanische berekeningen kan uitvoeren. Hartmut Neven, het hoofd van Google Quantum AI, schreef hierover in een Google-blog: “Willow voerde een standaard rekenkundige taak uit in minder dan vijf minuten, wat een van de snelste supercomputers van vandaag 10 septillion* jaar zou kosten om te voltooien.” 

Dat klinkt bijna te absurd om er geloof aan te hechten, maar toch is die bewering van Neven niet uit de lucht gegrepen. Door een radicaal andere manier van rekenen kunnen quantumcomputers bepaalde specifieke rekenkundige problemen veel sneller oplossen dan traditionele computers. 

Superpositie
Het is onmogelijk om in vier pagina’s goed te omschrijven wat de uitgangspunten en technieken van quantum computing zijn, maar laten we beginnen met het meest basale verschil met de huidige computers: een gewone computer werkt met bits, informatie-eenheden in de vorm van elektrische signaaltjes die door een chip gaan: een 1 is aan en een 0 is uit. Een klassieke computer gebruikt miljarden bits, die in combinaties van nullen en enen gegevens opslaan en programma’s uitvoeren.

Bij een quantumcomputer is een bit niet 1 óf 0. Een quantumbit (qubit) kan 1 én 0 tegelijk zijn. Dit noemen we een superpositie. Van qubits die verbonden zijn, is het mogelijk de waarde van de ene te weten te komen, terwijl je de andere meet: verstrengeling. Door meerdere qubits met elkaar te verstrengelen kan het aantal berekeningen exponentieel stijgen. Daardoor kunnen quantumcomputers extreem snel rekenen: ze proberen als het ware alle mogelijke oplossingen tegelijk uit.

Vergelijk het met een doolhof: een gewone computer loopt pad voor pad door het doolhof tot hij de uitgang vindt. Een quantumcomputer bekijkt in één keer alle paden tegelijk en weet zo supersnel waar de uitgang zit. Dit geldt vooral voor specifieke taken, zoals bepaalde wiskundige benchmarks. Voor praktische toepassingen wordt dit potentieel nog onderzocht.

Dit opent een zee van mogelijkheden. Zo zouden quantumcomputers bijvoorbeeld ingezet kunnen worden voor ingewikkelde logistieke vraagstukken. Ook zou per persoon kunnen worden doorgerekend uit welke moleculen een medicijn op maat zou moeten bestaan en hoe het lichaam daarop zou reageren. Veel van deze toepassingen zijn nog in de onderzoeksfase, maar vroege experimenten tonen het potentieel.

Hoewel quantumtechnologie voor veel mensen nog zal klinken als pure sciencefiction, benadrukt Jesse Robbers, mede-oprichter en bestuurslid van Quantum Delta NL**, dat quantumtechnologie het stadium van de tekentafel al lang en breed voorbij is: “Vergis je niet: er zijn momenteel al werkende quantumcomputers. De haven van Los Angeles gebruikt bijvoorbeeld een quantumsysteem om te coördineren aan welke pier vrachtschepen kunnen aanmeren, wanneer hijskranen ingezet kunnen worden en naar welke pier vrachtwagens af en aan kunnen rijden. Dat zijn vanuit logistiek opzicht zeer ingewikkelde processen en de inzet van quantum helpt om die processen te optimaliseren.” 

Quantum Delta NL is een samenwerkingsverband dat zich richt op het versterken van quantumtechnologie in Nederland. Robbers: “Nederland heeft internationaal echt een sterke positie op dit gebied en dat wordt binnenkort nog duidelijker. Eind 2024 is besloten dat een van de eerste acht Europese quantumcomputers in Nederland komt te staan, op het Amsterdam Science Park. Deze quantumcomputer wordt gekoppeld aan Snellius, de nationale supercomputer. Die combinatie van supercomputers en quantumcomputers zie je vaker. Quantumcomputers zijn goed in specifieke berekeningen, zoals het analyseren van grote datasets, of het oplossen van optimalisatieproblemen, maar ze zijn nog niet stabiel omdat ze nog maar een beperkt aantal qubits betrouwbaar kunnen gebruiken. De supercomputer kan de klassieke berekeningen dan tegelijkertijd uitvoeren.”

Qubits
Mocht u direct de neiging krijgen om uw laptop open te klappen en te gaan beleggen in quantumbedrijven, toch nog even wat kanttekeningen. Allereerst: quantum computing vraagt om vreselijk ingewikkelde technologie. De qubit zelf bijvoorbeeld is geen ‘ding’ dat je kunt aanraken, maar eerder een eigenschap. Een qubit is een quantumsysteem dat in een combinatie van de toestanden 0 en 1 kan bestaan (superpositie) totdat het wordt gemeten. Dit systeem wordt fysiek gerealiseerd door verschillende technologieën, afhankelijk van het type quantumcomputer. Supergeleidende qubits bestaan met behulp van supergeleidende circuits, vaak van metalen zoals niobium of aluminium, die bij extreem lage temperaturen (dicht bij het absolute nulpunt, -273 °C) werken. Bij trapped ion qubits worden geladen atomen (ionen) in een vacuüm gevangen en gemanipuleerd met behulp van elektromagnetische velden en lasers.

Heel kort door de bocht: hoe meer qubits een quantumcomputer kan verstrengelen, hoe groter de rekenkracht. Maar het probleem is dat die qubits notoir instabiel zijn. Qubits bevinden zich in delicate kwantumtoestanden (zoals superpositie of verstrengeling). Minieme veranderingen in de omgeving – zoals warmte, elektromagnetische straling, trillingen of zelfs kosmische straling – kunnen deze toestanden verstoren, waardoor de qubit zijn kwantumtoestand verliest en zich vervolgens gedraagt als een klassieke bit (0 of 1). In de praktijk betekent dit dat quantumcomputers momenteel alleen korte berekeningen kunnen uitvoeren voordat fouten optreden. Dit is waarom we nog geen grootschalige, fouttolerante quantumcomputers hebben.

Voor beleggers geldt, op dit moment, dat de koersen van quantumbedrijven veelal gebaseerd zijn op verwachtingen in de toekomst. Het zijn story stocks. En bij dergelijke aandelen schiet de koers omhoog bij een positief bericht, maar keldert de boel weer onmiddellijk op basis van negatief nieuws. Dat laatste was het geval in januari 2025 toen Nvidia-ceo Jensen Huang tijdens CES 2025, een belangrijke tech-beurs in Las Vegas, op vragen van aandelenanalisten geen spaan heel liet van de kortetermijnvooruitzichten van quantum computing. Hij gaf aan dat het nog wel twintig jaar zou kunnen duren voordat er praktisch bruikbare quantumcomputers zouden zijn. Daags na die uitspraak daalden de aandelen van quantumbedrijven, zoals IonQ, Rigetti Computing en D-Wave Quantum, met 30 tot 40 procent.

Toch staan, voor de wat langere termijn, de vooruitzichten van quantum computing als een huis, vindt Dimitri van Esch, voorzitter van Quantum Gateway Foundation, een stichting die organisaties helpt om hun digitale infrastructuur veilig te maken voor de komst van quantumcomputers. “AI is dingen slimmer doen met de huidige technologie, maar quantum computing is echt een nieuwe technologie. We gaan hier nog heel veel van merken. Sterker nog: veel bedrijven en organisaties moeten daar nu al op voorsorteren. In onze visie zijn quantumcomputers zo tussen 2030 en 2035 in staat om de huidige asymmetrische cryptografie te kunnen kraken. En op dat principe draait heel veel van onze huidige IT-security, denk aan wachtwoorden, denk aan de versleuteling van e-mails. Dat gaat dus enorme impact hebben. 2030 is echt dichtbij. Zeker als het gaat om de beveiliging van grote netwerken. Banken, financiële instellingen, energienetwerken et cetera. Bij dergelijke grote infrastructuren gooi je echt niet in twee tot drie jaar de complete beveiliging ondersteboven, dat is een kwestie van tien tot vijftien jaar.” 

Nieuwe sector
“Maar dat moet je als belegger dus ook voor ogen houden als je kijkt naar de omvang van de quantummarkt: het gaat niet alleen om die paar eerste quantumcomputers. Er gaat een hele nieuwe sector ontstaan, met dienstverleners en toeleveranciers, bijvoorbeeld op het gebied van security. Er is een tijd geweest dat een topman van IBM inschatte dat er wereldwijd hoogstens behoefte zou zijn aan vier tot vijf computers. Kijk hoe dat inmiddels is uitgepakt.” 

Jesse Robbers van Quantum Delta NL sluit zich daarbij aan. “In de EU zijn vier tot vijf partijen die een quantumcomputer kunnen bouwen en installeren, maar wat voor investeerders veel interessanter wordt, is de industrie eromheen. Er is in Nederland een hele verzameling van bedrijven en bedrijfjes die componenten en diensten leveren op het gebied van quantum computing: denk aan de bekabeling, de kalibratiesoftware, de koppeling tussen supercomputers en quantum en ga zo maar door. Als investeerder zou ik ook vooral naar dat soort bedrijven kijken. Bedrijven als QBlox, QuantWare en OrangeQS timmeren hard aan de weg. Er zitten bedrijven bij met 100 of zelfs 200 mensen in dienst en er is funding, vanuit publieke middelen zoals InvestNL, maar ook vanuit venture capital. Dat soort bedrijven zouden niet levensvatbaar zijn als deze sector nog volledig in de kinderschoenen stond. Die bedrijven moeten echt revenuen hebben.”

“Ik snap die opmerking van Jensen Huang wel, maar hij sprak vooral voor zijn eigen product-range. Als je denkt aan het gebruik in laptops of zelfs in datacenters, ja dan is quantum computing nog heel ver weg. Maar generiek is de verwachting wel dat we zo rond 2030-2035 de eerste quantumcomputers gebruiken in een industrie-omgeving. Maar er zijn ook kleinere toepassingen die al eerder zullen werken.”

“Dat neemt niet weg dat er op dit soort uitspraken heftige koersbewegingen volgen. Er zit bij die quantum-aandelen een stuk luchtfietserij in. Als Alphabet z’n Willow-chip introduceert, dan is daar natuurlijk een heleboel media-aandacht voor en dat geeft beleggers op dat moment het idee dat het heel hard gaat met quantum computing. In de maanden erna zakt dat weer weg.” 

“Ik heb het idee dat we de hele ontwikkeling die we in de vorige eeuw hadden met computers nu nog eens dunnetjes overdoen. Als je ziet wat ze in de jaren dertig, jaren veertig van de twintigste eeuw deden met die enorme machines met ponskaarten en zo. Daar zitten we nu zo’n beetje middenin.”  

** Sinds 1 mei 2025 is Jesse Robbers werkzaam voor IMEC NL.