11 april 2012: Carlo Beenakker
Quantumcomputers – Science of fiction?

Het was het moeilijkste onderwerp dat in de geschiedenis van het Science Café Deventer aan de orde is geweest, maar het werd een fascinerende avond, met een heuse primeur: de avond over quantumcomputers, met een meesterlijke voordracht van natuurkundige Carlo Beenakker van de Universiteit Leiden. Door een gelukkig toeval kon Beenakker uit de eerste hand vertellen over metingen in Delft die de volgende dag wereldnieuws zouden worden en alle nieuwsuitzendingen op de Nederlandse tv zouden halen: de eerste experimentele meting aan zogeheten Majorana-deeltjes. Deze worden beschouwd als een serieuze kandidaat om de eerste echte quantumcomputer te bouwen.

Gewone computers werken met elektronen en die zijn er wel (dan loopt er een stroompje) of ze zijn er niet (dan is er geen stroompje). De ene situatie kan weergegeven worden door 1, de andere door 0. Dat is de basis waarop computers berekeningen kunnen uitvoeren. De gewone computer begint tegen zijn fysieke grenzen aan te lopen. Nog sneller wordt om natuurkundige en praktische redenen steeds moeilijker. Daarom speuren onderzoekers naar alternatieven. De quantumcomputer is zo’n alternatief. Deze maakt gebruik van de quantumeigenschappen van elektronen: ze kunnen in twee toestanden tegelijk bestaan.

Dit principe – dat helemaal tegen de logica van onze alledaagse ervaringen ingaat – betekent dat je in een quantumcomputer tegelijk 1 en 0 kunt hebben. Met elk rekenelementje erbij dat tegelijk 1 en 0 kan zijn, kun je exponentieel veel sneller bewerkingen uitvoeren dan met een gewone computer. Een quantumcomputer zal dan ook erg geschikt zijn om bijvoorbeeld gigantische datasets te analyseren. Je kunt er in principe bijvoorbeeld elke denkbare chemische verbinding mee berekenen, om zo nieuwe geneesmiddelen te zoeken.

Om een quantumcomputer te kunnen maken heb je deeltjes nodig die in een quantumtoestand verkeren en het Majorana-deeltje is nu net zo’n deeltje. Eigenlijk is het geen deeltje maar een toestand waarin een ‘deeltje’ zonder massa, lading, energie tegelijk voorkomt met zijn antideeltje dat dan dezelfde eigenschappen – namelijk ook geen – heeft. Het is in 1937 door de Italiaanse natuurkundige Ettore Majorana voorspeld maar nooit waargenomen. Onderzoekers in Delft hebben zo’n toestand nu voor het eerst in het laboratorium weten te maken. Of tenminste, het is erg waarschijnlijk dat hen dat gelukt is. Beenakker liet een grafiek van de metingen zien, die pas de volgende dag gepubliceerd werd en wereldnieuws werd. En numerieke simulaties uit zijn eigen onderzoeksgroep die heel mooi met de metingen overeen komen. Die simulaties zijn overigens nog niet gepubliceerd.

Meer over het onderzoek in Delft en achtergrondverhalen op http://www.fom.nl/live/nieuws/archief_persberichten/persberichten2012/artikel.pag?objectnumber=190185

Een interview met een van de onderzoekers staat hier http://www.scienceguide.nl/201204/nieuwste-deeltje-uit-delft.aspx?newsletter=152012&rel=047f5fdc-29d6-4e2b-8f11-74ac3884394e

De avond werd zoals steeds geleid door James van Lidth de Jeude. De muziek was van What’s Up Doc en de foto’s zijn van Huub Eggen.