Quantumcomputers, quantuminternet: de ene doorbraak volgt op de andere. De technologie, gebaseerd op de kleinste deeltjes in het universum, is allang geen ver-van-je-bed-show meer. Met de Europese Quantum Act wil Europa een leidende rol pakken. Daarbij kan Europa rekenen op koploper Nederland, dat onder meer als eerste ter wereld een schaalbaar quantumnetwerk aanlegde. Dat quantum een van de speerpunten van Nederland is, blijkt onder meer uit het feit dat het is aangewezen als één van de tien sleuteltechnologieën in de Nationale Technologiestrategie. Mayra van Houts, programmaraadslid voor het innovatiedomein Quantum Technologies bij Holland High Tech: “We blinken absoluut uit in quantuminternet en hardwarecomponenten voor quantumcomputing.” Toch is er volgens haar werk aan de winkel.
Dit artikel is het eerste in een serie die we maken in samenwerking met IO+. Hierin maak je kennis met alle innovatiedomeinen van Holland High Tech. In deze aflevering: het innovatiedomein Quantum Technologies.
Quantum is voor velen een abstract begrip, maar deze sleuteltechnologie levert waarschijnlijk tastbare voordelen op. Dankzij de enorme potentiële rekenkracht van quantumcomputers kunnen klimaatmodellen veel nauwkeuriger en sneller berekeningen maken. En in de toekomst maakt diezelfde kracht het in de medische wereld mogelijk om medicijnen precies op het DNA van een patiënt af te stemmen. Ook op het gebied van quantuminternet volgt de ene mijlpaal op de andere. Dit vertegenwoordigt een baanbrekende vooruitgang in digitale communicatie en cybersecurity. Door de koppeling met satellietcommunicatie (satcom) kan deze technologie in de toekomst wereldwijd veilige verbindingen mogelijk maken, bijvoorbeeld tussen ambassades en consulaten die duizenden kilometers van elkaar verwijderd zijn.
Onderzoekers verwachten dan ook dat de drie pijlers van quantumtechnologie – quantum computers, quantumcommunicatie en quantumsensoriek – samen tegen 2035 wereldwijd zo’n $97 miljard (ongeveer €83 miljard) aan omzet genereren. Daarmee groeit quantum uit tot een grotere markt dan 3D-printen.
In Nederland zie je een soortgelijke trend, aldus Van Houts. Naast programmaraadslid bij Holland High Tech is zij ook hoofd strategie bij Nationaal groeifondsprogramma Quantum Delta NL. Ze refereert aan een intern onderzoek: “We verwachten dat quantumtechnologie in 2040 tussen de 8.000 en 18.000 banen zal opleveren in Nederland.” De economische impact is minstens zo indrukwekkend: het Quantum Delta-programma kan Nederland tussen de €1,5 en 2,5 miljard opleveren. “En dat is nog maar één programma – de potentie van de Nederlandse quantumindustrie ligt vele malen hoger.”
Europa als koploper in quantum
Quantum lijkt dus in een stroomversnelling terecht te komen. Europa wil daarop voorbereid zijn. Op 2 juli lanceerde de Europese Commissie de Quantum Europe Strategy. Volgend jaar wordt de strategie omgezet in een Quantum Act. Van Houts: “Vanuit Europa verwachten we meerdere grote initiatieven die de samenwerking tussen lidstaten verder versterken.” Die samenwerking is volgens haar cruciaal. “Geen enkel land kan dit alleen; we hebben elkaar nodig om de technologie vooruit te brengen. Een quantumnetwerk stopt niet bij de landsgrens. Dankzij kennisuitwisseling kan het ene land component X leveren en het andere component Y, waarna we beide in diverse opstellingen kunnen testen.”
Quantum van Nederlandse bodem
Nederland heeft een duidelijke inhoudelijke focus op quantumtechnologie. De technologie is vastgelegd in de Nationale Technologiestrategie. Hierin zijn tien sleuteltechnologieën geïdentificeerd waarop kennisinstellingen, bedrijven en overheid gezamenlijk prioriteit geven.
Met zijn sterke kennis en technologie kan Nederland een belangrijke bijdrage leveren in Europa. Nederland staat internationaal bekend vanwege verschillende mijlpalen. Zo lanceerde de Delftse startup QuantWare in 2021 de eerste commercieel verkrijgbare superconducting quantumprocessor, waardoor hardware nu ook buiten gespecialiseerde labs toegankelijk is
Ook vinden hier doorbraken plaats als het gaat om quantuminternet, die de wereld niet snel vergeet. Van Houts kan zich het moment herinneren waarop onderzoekers van QuTech via een gewone glasvezel een verbinding maakten tussen twee quantumprocessoren op tien kilometer afstand, tussen Delft en Den Haag. “Dat gebeurde eind vorig jaar. Het was een uniek moment voor de hele wereld.” Nog nooit was quantuminformatie zo stabiel en betrouwbaar over zo’n afstand via standaard glasvezel verzonden.
In Nederland schieten startups bovendien als paddenstoelen uit de grond. Delft is een broedplaats, mede door de aanwezigheid van de technische universiteit. Neem het HectoCubit-project. Hier werkt een consortium van bedrijven samen aan de bouw van een 100-qubit quantumcomputer. “Deze samenwerking illustreert de kracht van specialisatie: in plaats van één bedrijf dat alles doet, vullen startups uit Delft elkaar aan.” Zo ontwikkelt Quantware quantumchips, levert Delft Circuits gespecialiseerde kabels en focust QBlox op controle-elektronica.
Innovatie aanjagen binnen de landsgrenzen
Mede dankzij de nauwe samenwerking tussen de academische wereld, het bedrijfsleven en de overheid gaan de ontwikkelingen in Nederland in sneltreinvaart, aldus Van Houts. Dat gebeurt volop binnen Holland High Tech, aldus Van Houts. Quantum Technologies is een van de innovatiedomeinen van deze topsector voor hightech systemen en materialen. HTSM jaagt continu innovatie aan via programma’s en investeringen in de sector.
Sinds 2018 is via Holland High Tech in totaal €22 miljoen aan publiek-private samenwerkingsprojecten in quantum gesubsidieerd. Daarnaast hebben zij vorig jaar een Strategisch Programma Quantum Technologies opgezet. De organisatie draagt onder meer bij aan het project PAC-QC, een samenwerking tussen Orange Quantum Systems en de DiCarlo groep van de TU Delft. Het testen van grote quantumchips duurt momenteel erg lang. Het project ontwikkelt methodes om veel qubits tegelijk te testen, zodat nieuwe quantumprocessors sneller en efficiënter gebouwd kunnen worden.
Binnen Holland High Tech komen bovendien verschillende sectoren samen. “Zo is semicon zowel een aanbieder als een afnemer van quantumtechnologie. Denk aan lithografiemachines en andere onderdelen die nodig zijn om quantumchips te maken. Tegelijkertijd kunnen onderdelen van quantumsensoriek weer ingezet worden om processen binnen semicon te verbeteren, bijvoorbeeld op het gebied van metrologie.”
Quantum Delta vormt zeker ook een belangrijk fundament voor het hele Nederlandse quantumecosysteem: met een investering van €615 miljoen versnelt het de ontwikkeling van quantumtechnologie en brengt het bedrijven, kennisinstellingen en start-ups op grote schaal samen. Een voorbeeld: Binnen een consortium van Quantum Delta werken partijen zoals Havenbedrijf Rotterdam, Q*Bird en andere bedrijven samen. Zij legden samen het eerste schaalbare quantumnetwerk ter wereld aan in Rotterdamse haven.
We zijn er nog niet
Ondanks de sterke positie van Nederland op het wereldtoneel is er werk aan de winkel. Er zijn technische uitdagingen die overwonnen moeten worden in de quantumwereld. Denk bijvoorbeeld aan het betrouwbaar en veilig verbinden van systemen op grote schaal. Dat betekent dat er volop ruimte en financiering nodig is voor onderzoek en ontwikkeling.
Van Houts: “Bedrijven kunnen het nog niet in hun eentje af. De hulp en financiering van overheden en kennisinstellingen is dus hard nodig. Ondersteunende instrumenten en financiering, zoals instrumenten voor publiek-private samenwerkingen van HHT, zijn essentieel en blijven nodig om innovatie verder te stimuleren.”
Ten tweede is focus nodig. Wereldwijd strijden landen met elkaar op het gebied van quantumcomputers. Daarbij draaide het eerst om de vraag wie er de meeste qubits kan leveren, en inmiddels ook om wie de beste kwaliteit qubits kan leveren, met hoge kwaliteit en lage foutpercentages. Verschillende technologieën – zoals superconducting qubits en semiconducting qubits, worden daarvoor onderzocht en ontwikkeld. Nederland investeert momenteel nog in verschillende technologieën, maar op termijn wordt het kiezen. “We kunnen niet overal in uitblinken. Door onze focus te verscherpen blijven we relevant op het wereldtoneel.”
Veelbelovende toekomstplannen
Tipje van de sluier: in de nabije toekomst komt er in ieder geval aandacht voor semiconducting qubits. SURF, de ICT-coöperatie voor onderwijs en onderzoek, gaat in Nederland een Europese quantumcomputer hosten op het Amsterdam Science Park. Deze maakt dus gebruik van semiconductor- (halfgeleider)qubits. Het grote voordeel van semiconductor-qubits is dat ze naadloos aansluiten op de bestaande, ver ontwikkelde halfgeleiderindustrie. “Ook hiermee zet Nederland zich internationaal op de kaart. Ik ben erg benieuwd naar dit project”, besluit Van Houts.
