Corrosie sloopt voor duizenden miljarden aan metalen, maar quantumcomputers kunnen de oplossing zijn

Wetenschappers werkten decennialang zonder veel ophef aan kunstmatige intelligentie, tot generatieve AI voor een doorbraak zorgde. Ruim drie jaar later kan geen bedrijf zich nog aan de wetenschappelijke, economische en maatschappelijke impact onttrekken.

Quantumtechnologie staat mogelijk voor een soortgelijke doorbraak, zeker als er synergie met AI ontstaat, verwacht Julian van Velzen. Hij bouwde de afgelopen vijf jaar Capgemini’s Quantum Lab uit tot een wereldwijd netwerk van collega’s, universiteiten, startups en grote bedrijven. Samen verkennen ze wat quantum kan betekenen voor onder meer life sciences, financiële dienstverlening, telecom, energie en farma.

Waarom stappen steeds meer grote bedrijven nú in op quantumonderzoek?

„Quantumcomputers werken met de regels die gelden op de schaal van atomen en elektronen. Daardoor kunnen ze veel efficiënter dan gewone supercomputers rekenen aan processen die zich op dezelfde manier gedragen.”

„Vorig jaar oktober publiceerde Google Quantum AI in Nature over een berekening op zijn Willow-chip. Die was binnen twee uur klaar. De Frontier-supercomputer zou er drie jaar over doen, dertienduizend keer zo lang.”

„Er moeten nog belangrijke technische problemen worden opgelost. Maar het beeld van waar quantumcomputers werkelijk waarde toevoegen, wordt steeds scherper. Gezien de mogelijke economische impact investeren grote bedrijven daarom steeds vaker in quantumonderzoek.”

Lees ook: Quantumtechnologie: waarom afwachten geen optie is (en overhaast investeren ook niet).

Wat is de grootste uitdaging bij het vergroten van die rekenkracht?

„Quantumcomputers rekenen niet met bits, maar met qubits. Die raken door de kleinste verstoring van slag. Daarom laat je er veel samenwerken, in enorme koelinstallaties die ze afkoelen tot vlak boven het absolute nulpunt.”

„De kabels die de qubits met de buitenwereld verbinden, brengen echter warmte binnen. Hoe meer qubits, hoe meer kabels. Die wiring bottleneck is nu een van de grootste obstakels.”

„Voorloper IBM presenteerde onlangs een oplossing: geen grotere koelkast, maar meerdere koelcellen naast elkaar, verbonden met supergeleidende kabels. De ruimte voor bekabeling groeit zo mee met het aantal qubits. De rekenkracht kan daardoor de komende jaren snel toenemen.”

Indrukwekkend. Maar levert dat nu al iets op onder de streep?

„Dat is ook dé vraag in de boardroom. Veel C-level beslissers vormden hun referentiekader in het digitale tijdperk: snelle cycli, iteraties, first-mover advantage. Voor quantum, en deep tech in het algemeen, gelden andere spelregels.”

„Deep tech komt voort uit wetenschappelijk onderzoek en ontwikkelt zich met horten en stoten. In het nieuws wisselen doorbraken en teleurstellingen elkaar af, terwijl het echte werk gestaag doorgaat. Niet de snelste wint, maar wie zijn huiswerk het best doet.”

„Quantum zit grotendeels nog in de technologiefase: experimenteren en ontdekken waar de grenzen liggen. Begin daarom niet bij de business case, maar bij één proces waarop je vandaag vastloopt. Kan quantum dat knelpunt praktisch en betaalbaar wegnemen? Te veel bedrijven slaan die stap over.”

Bij welke opdrachtgevers is zo'n business case al in zicht?

„Onze klant Airbus heeft hoge kosten door corrosie, net als makers van pijpleidingen, schepen, bruggen en andere grote metalen constructies. Airbus test bestaande en nieuwe metalen in een groot laboratorium onder zware omstandigheden. Dat kost veel tijd en geld, en elke nieuwe variabele vraagt nieuwe tests.”

„Daarom bootst Airbus steeds meer van die tests na in de computer, met digital twins: digitale modellen van bijvoorbeeld een schroef, vleugel of motor. Daarin simuleer je hoe het metaal reageert op vocht, zout, zuur of hoge druk.”

Waarom is dit een uitgelezen toepassing voor een quantumcomputer?

„Corrosie ontstaat door chemische reacties op atomair niveau. Om die te begrijpen, moet je beschrijven hoe elektronen zich gedragen rond metaalatomen, zuurstofatomen en andere betrokken stoffen. Hoe groter het systeem, hoe sneller het aantal interacties tussen elektronen toeneemt. Zelfs de grootste supercomputers kunnen dat alleen benaderen, met vereenvoudigingen en aannames.”

„Elektronen gedragen zich volgens de wetten van de quantummechanica, en quantumcomputers werken volgens dezelfde principes. In theorie bieden ze daardoor een natuurlijkere manier om complexe chemische processen te modelleren. Materiaalwetenschap, chemie en corrosieonderzoek gelden daarom al jaren als veelbelovende toepassingsgebieden.”

„Voor Airbus kan dat leiden tot nauwkeurigere materiaalparameters en betrouwbaardere corrosiemodellen. Daarmee ontstaat een scherper beeld van hoe materialen zich gedurende hun levensduur gedragen.”

Lees ook: Peter Stolk (NTS) wil 14 miljard euro voor 53 innovatieplannen: ‘We hebben geen tijd te verliezen’.

Wat zijn de belangrijkste uitdagingen voor bedrijven die nu met quantum aan de slag willen?

„De eerste is weten waar quantum je werkelijk iets oplevert. Eerlijk gezegd weten we dat ook nog niet precies. Het duidelijkst is de simulatie van processen die zelf quantummechanisch zijn, zoals in chemie, materiaalkunde en farma. Bij finance is dat minder helder. Welk algoritme daar het verschil maakt, weten we nog niet. Bouw daar dus nog geen complete toepassing omheen, anders investeer je veel in een use case die uiteindelijk niet werkt.”

„De tweede is kennis. Die hoef je niet van buiten te halen. In elk bedrijf zitten enthousiastelingen die zich er al in verdiepen. Begin klein, met hen, en koppel hun quantumkennis aan de domeinkennis die je al in huis hebt. Zo bouwden wij ons Quantum Lab: een kernteam van twintig à dertig mensen dat zo’n honderd collega’s bij projecten betrekt. Zorg dat je klaar bent, maar overinvesteer niet.”

„De derde: wanneer schaal je op? Dat bepaal je met resource estimation. Je rekent vooraf uit hoeveel qubits en rekenstappen je toepassing vraagt, en dus wanneer de hardware er klaar voor is. Voor de Airbus-case verwachten we dat rond 2030. Tot die tijd bouw je de workflow waarin quantum straks past. Het meeste rekenwerk blijft klassiek, de quantumcomputer zet je alleen in waar hij echt nodig is. Wie tot 2030 wacht, is te laat.”

Bij AI nemen de risico's ook snel toe. Hoe zit dat met quantum?

„Elke krachtige technologie brengt risico’s mee. Het internet rust bijvoorbeeld op encryptie. De protocollen waarmee we communiceren, de systemen die sleutels beheren, de API’s en de hardware: alles is erop gebouwd. Als quantumcomputers die encryptie kunnen kraken, wordt die fundering extreem kwetsbaar, net als veel andere digitale netwerken en apparatuur.”

„Partijen slaan nu al versleutelde data op, om die later te kunnen lezen. Daarnaast zit encryptie in chips die je niet zomaar bijwerkt, zoals in je paspoort of in de sensoren van een energienetwerk. Vertaal dat naar andere kritieke technologie, en je begrijpt dat dit tot echte nachtmerriescenario’s kan leiden.”

„Daarom komen steeds meer bedrijven nú in actie. Ze brengen in kaart waar encryptie zit in hun organisatie en welke data over vijf of tien jaar nog gevoelig is. Dat koppelen ze aan bestaande vervangingscycli: elke nieuwe sensor quantum ready, alle nieuwe cryptografie makkelijk aanpasbaar. Wie wacht tot de dreiging realiteit is, is te laat. Vroeg beginnen is gestructureerder en goedkoper.”

Lees ook: Investeringen in Nederlandse quantumbedrijven verzestienvoudigd.

Ontvang elke week het beste van BusinessWise in je mailbox. Schrijf je hier nu gratis in: