Universiteit Leiden

nl en

Onderzoeksproject

Algoritmen voor quantumsoftware

Topwetenschappers van drie Nederlandse universiteiten werken samen aan software en systemen voor quantumcomputers. Onderzoekers van het Leiden Institute of Advanced Computer Science (LIACS) ontwikkelen nieuwe algoritmen om die supercomputers te laten werken. De komende jaren moet het eerste quantuminternet ter wereld worden ontwikkeld. Het Quantum Software Consortium kreeg hiervoor een 10-jarige subsidie van NWO.

Looptijd
2017  -   2027
Contact
Aske Plaat
Financiering
NWO Zwaartekracht NWO Zwaartekracht
Partners

Leids Instituut voor Onderzoek in Natuurkunde

Centrum Wiskunde en Informatica

Universiteit van Amsterdam, onderzoeksgroep QuSoft

Vrije Universiteit

Technische Universiteit Delft, onderzoeksgroep QuTech

Zwaartekracht

In 2017 startte het 10 jaar durende Nederlandse onderzoeksproject Quantumsoftware met de toekenning van de Zwaartekrachtsubsidie van het Ministerie van OCW. Natuurkundigen, wiskundigen en informatici werken samen aan de realisatie van een steeds krachtiger quantumcomputer die ze in dit grotere verband de komende jaren tot een werkbaar systeem willen brengen.

Theorie en machine learning

Aske Plaat is wetenschappelijk directeur van LIACS, het informatica-instituut van de Universiteit Leiden. ‘Iedere groep in het consortium draagt bij met zijn eigen specialisme. LIACS ontwikkelt de nieuwe quantumalgoritmen en -systemen.’ Twee expertises van LIACS zijn de theorie van de informatica en machine learning. In die laatste doen algoritmen voorspellingen op basis van data die ze zelf verzamelen. Plaat: ‘Juist die twee vakgebieden zijn belangrijk. Met het theorie-onderzoek kunnen we op een fundamenteel andere manier naar algoritmen gaan kijken. En met machine learning kunnen we de in potentie enorme hoeveelheden data van het quantuminternet optimaal benutten.’

Sneller rekenen

De essentie van quantum computing is dat je werkt met quantum bits, die tegelijkertijd nul en één kunnen zijn. Klassieke computer bits zijn nul óf een. Plaat: ‘Met klassieke computers kunnen we redelijk ingewikkelde problemen redelijk snel oplossen. Maar met qubits kunnen we sommige problemen veel sneller oplossen. Sterker nog, er zijn oplossingen die alléén met een quantumcomputer efficiënt zijn uit te rekenen. Bij LIACS gaan we ons richten op algoritmen in de zogenoemde combinatorische machine learning. Het zijn algoritmen die aan de basis liggen van toepassingen in big data.’

Nieuwe onderzoekers

‘De kracht van dit quantumsoftware consortium is dat het groepen samenbrengt. Die samenwerking is essentieel om de grote stappen die nodig zijn ook te maken’, aldus Plaat. ‘De ingenieurs uit Delft zijn de experts in de hardware-kant. De wiskundigen en informatici werken samen aan de belangrijke toepassing cryptografie, ofwel de versleuteling van data die te zijner tijd via het quantuminternet verstuurd gaan worden. De groepen van het consortium zullen dan ook versterking krijgen van nieuwe onderzoekers . ‘Er komen tenure trackers, post-docs en promovendi, die onze wetenschappelijke slagkracht aanmerkelijk zullen vergroten.’

Informatici van de toekomst

Ook tot de opleidingen die LIACS verzorgt, is de quantumcomputer al doorgedrongen. Aske Plaat: ‘Dit voorjaar gaf onze docent Florian Neukart, die ook machine learning onderzoeker is in San Francisco, bij ons in Leiden het eerste college ter wereld waarin masterstudenten Informatica konden programmeren in een quantumcomputer. Dat gebeurde in een simulator van het Canadese bedrijf D-Wave. Wij leiden de toekomstige programmeurs en onderzoekers van quantumcomputers nu dus al op.’

Nieuw tijdperk

Nederland staat samen met Australië en de Verenigde Staten in de top 3 van onderzoek naar quantumsoftware en quantuminternet. Plaat: ‘Dit eerste grote project van 10 jaar is pas het begin. Quantumcomputers vormen echt de nieuwe generatie computers. Ook de Europese Unie heeft quantum computing als haar nieuwe flagship verkozen. Op dit moment loopt Nederland voorop in Europa en dat willen we ook blijven doen. Want met de ontwikkeling van quantumcomputers staan we aan het begin van een nieuw tijdperk. Net als 80 jaar geleden, toen de Brit Alan Turing in 1936 de eerste principes van onze hedendaagse computers formuleerde in zijn fameuze Turingmachine.’