‘De quantum computer zal niet zaligmakend zijn’

Was u thuis toen u het goede nieuws hoorde?
“Ja. Ik mag helemaal niet naar Delft. Of nou ja, het wordt afgeraden. Maar ik hoef er ook niet naar toe. Ik werk niet in een lab. Ik ben theoreet.”

En een zeer goede theoreet.
“De benoeming tot KNAW-lid (de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, red.) is wel een erkenning. Ik ben er blij mee. Het is toch een soort bekroning op mijn werk. Ik behoor nu tot een groep wijze mensen. Eigenlijk vanaf komend najaar. Dan word ik officieel geïnstalleerd.”

U was de allereerste in Nederland die promoveerde op een onderzoek naar quantumrekenen. Na uw promotie, in 1999 in Amsterdam, bent u naar de VS gegaan. Was er in Nederland geen interesse in quantumrekenen?
“Nee, men zag daar in Nederland niet zo veel in. Er waren uitzonderingen. Bij de TU Delft had je Hans Mooij die er wel in geïnteresseerd was. Maar de algehele teneur in Nederland was negatief. Ik heb na mijn promotie lang bij IBM in de VS gewerkt. In 2010 kwam ik terug naar Europa. Ik wilde weer in de academische wereld werken. Ik heb eerst aan de universiteit van Aken gewerkt en in 2017 ben ik bij de TU Delft gekomen.

Die negatieve houding ten opzichte van quantumrekenen is nu wel voorbij, of niet?
“Ja. Nu wordt er veel werk van gemaakt. Het is nu juist zaak om tegengas te geven. Ik geef graag tegengas.”

Waarom?
“Quantumrekenen wordt gehypet. Er komt razend interessante natuurkunde bij kijken. Als je kijkt naar de processen zelf: hoe systemen zich gedragen, geweldig. Maar als je het hebt over de economische waarde van de quantumcomputer, dan ben ik voorzichtig.”

‘Als er een bit flipt, moeten we het kunnen corrigeren’

Maar de beloftes zijn toch enorm?
“Is dat zo? We zouden de klimaatcrisis kunnen oplossen met de quantumcomputer, hoor ik wel eens. Nou, ik vraag me dat af. De klimaatcrisis is nu. De quantumcomputer is er nog niet. Straks kunnen we mogelijk wel complexe berekeningen uitvoeren waar supercomputers nu de grootste moeite mee hebben. Denk aan berekeningen die uitwijzen hoe chemicaliën bepaalde reacties met elkaar aangaan.”

Precies. Hartstikke handig als je nieuwe medicijnen wilt ontwikkelen.
“Ja, maar nieuwe ontwikkelingen beginnen vaak met goede ideeën, niet met berekeningen. Laten we het zo zeggen, de quantumcomputer wordt een nieuw instrument in de toolbox. Hij zal niet zaligmakend zijn.”

U werkt aan quantumfoutcorrectie. Waarom is dat belangrijk?
“Bij de quantumrekensystemen die we nu hebben, zien we dat de antwoorden die ze genereren minder betrouwbaar worden naarmate we ze langer laten rekenen. De qubits zijn instabiel en veranderen van toestand. Daardoor worden er continu fouten geïntroduceerd. Op een gegeven moment is het antwoord volstrekt random. Je zou natuurlijk precies het tegenovergestelde willen bereiken: je wilt een grote berekening kunnen doen en daarvoor heb je betrouwbare qubits en betrouwbare logica op qubits nodig. We moeten redundantie inbouwen. Als er een bit flipt, moeten we het kunnen corrigeren. Dat is de heilige graal in het onderzoek naar quantumrekenen. De komende tien à vijftien jaar zetten we de eerste stappen in deze richting.”

De eerste stappen nog maar in de foutcorrectie? Maar we horen al jaren dat de quantumcomputer er aan zit te komen?
“Toen ik eind jaren negentig begon in dit onderzoeksveld moest ik mensen al uitleggen dat ik theoretisch onderzoek doe en dat die computer er nog helemaal niet was. Dat zeg ik nu al 25 jaar. Ik word ook een beetje ongeduldig. Maar om heel eerlijk te zijn zou het me ook niet verbazen als die computer nooit wordt gerealiseerd. Voor mij is dat geen reden om te stoppen. Ik vind het onderzoek fascinerend.”

‘Ik zie veel voordelen in online confereren’

Hoe bevalt het thuiswerken?
“Ik zie er de voordelen wel van in. Ik zou een workshop organiseren in Berkeley in de VS. Die heb ik door laten gaan, maar dan helemaal online. Dat ging heel goed. Het mooie was dat veel meer mensen zich konden aansluiten, mensen die anders – ook zonder coronapandemie – niet hadden kunnen komen. Ik heb het gevoel dat online confereren in een stroomversnelling komt. Een paar keer per maand organiseren we een seminar met onderzoekspartners uit Parijs, Londen en München. Dat gaat prima online. Ik zie dat er bij online conferenties soms meer diepgang komt. De vragen zijn beter en de antwoorden meer doordacht.

Ik heb me voor de crisis voorgenomen om minder te reizen. Maximaal tienduizend kilometer per jaar, of 40 duizend per vier jaar, om toch was flexibiliteit te behouden. Al dat reizen, daar moeten we vanaf. Op een gegeven moment zijn we als wetenschappers een reizend circus. Dat is nu niet meer zo, en ik hoop dat dit zo blijft na de crisis.”

• De KNAW heeft dit jaar in totaal achttien nieuwe leden gekozen, van wie vier afkomstig van de TU Delft. De drie andere nieuwe TU Delft-leden zijn Ibo van de Poel, Jack Pronk en Frans van der Helm.
• Barbara Terhal is hoogleraar quantuminformatica aan de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica. Ze leidt eveneens een onderzoeksgroep bij quantumtechnologie-instituut QuTech.
  In 1999 promoveerde ze als allereerste in Nederland op het gebied van quantumrekenen. Daarbij introduceerde ze het concept van entanglement witnesses, waarmee een verstrengelde quantumtoestand van een niet-verstrengelde toestand kan worden onderscheiden. Dit concept wordt inmiddels op grote schaal toegepast in zowel theorieën als experimenten.
  Tegenwoordig is Terhal een internationale expert op het gebied van quantumfoutcorrectie, een onderzoeksdomein dat cruciaal is voor het bouwen van betrouwbare quantumcomputers. Haar zoektocht naar foutcorrectie heeft veel nieuwe inzichten opgeleverd en tot een beter begrip geleid van wat quantumcomputers kunnen.