In een klassieke computer neemt een 'bit' enkel de waarden 0 of 1 aan. Qubits zijn ontwikkeld volgens de kwantummechanica, waar rekeneenheden niet alleen de waarde 0 of 1 aannemen, maar ook een beetje de ene waarde en tegelijk een beetje de andere waarde (bijvoorbeeld voor zestig procent 0 en veertig procent 1). De rekenkracht en snelheid nemen bijgevolg toe. In welke mate dat gebeurt, hangt af van het aantal qubits in het systeem.

"Het aantal qubits en de stabiliteit ervan blijven toenemen", stelt Patrick De Causmaecker, professor computerwetenschappen aan de KU Leuven vast. "In academische context zijn systemen gerealiseerd van meer dan twintig qubits. Commerciële spelers claimen resultaten die hoger liggen. Recente investeringen gaan uit van honderd tot tweehonderd qubits." De grens richting toepassingen in simulatie, machine learning, communicatie en gedistribueerde systemen ligt volgens de professor niet meer zo ver af. "Daarna volgt cryptografie. Architectuur, hybridisatie en technologische verbetering zullen versnellen eens de eerste bewezen toepassingen zich manifesteren."

Een groep Europese kwantumspecialisten pleit met zijn Kwantumsoftware Manifest voor interactie tussen industrie en academische wereld. "Het is nog niet duidelijk of we de kwantumcomputer straks in de webwinkel bestellen en of de technologie de hoge verwachtingen wel inlost, maar we doen er sowieso goed aan om qua onderzoek, ontwikkeling en opleiding de voorsprong te behouden die het Europese Quantum Flagship-programma heeft gecreëerd."

Imec is een van de instanties die onderzoek voert naar quantum computing. Programmadirecteur Iuliana Radu: "De vraag naar almaar krachtigere rekensystemen blijft toenemen. Voor de ontdekking van nieuwe geneesmiddelen en materialen, voor weersvoorspellingen, simulaties van nucleaire fenomenen of andere toepassingen hebben we almaar sterkere computers nodig om datasets te analyseren en te verwerken. We moeten rekenkracht naar een nog hoger niveau tillen, bij een zo laag mogelijk energieverbruik."

Quantum computing zal volgens de onderzoekster haar nut vooral bewijzen bij heel specifieke toepassingen, bijvoorbeeld om problemen op te lossen met veel variabelen als input. "Kwantumrekenen leent zich bijvoorbeeld voor de zoektocht naar supergeleidende materialen die koper in de rotoren van windturbines kan vervangen. Europa reserveert daar vandaag een deel van de rekentijd van supercomputers voor. Dat onderzoek zou sneller verlopen wanneer een kwantumprocessor als bouwblok van de supercomputer fungeert."

Radu schat in dat we tegen 2035 processoren met enkele duizenden qubits mogen verwachten. "We moeten er uiteindelijk in slagen om de groeiende kracht van quantum processing in de bestaande rekenparadigma's in te bouwen, zodat we de vereiste 'kwantumsprong' op het vlak van performantie realiseren."