Quantumtechnologieën
Quantumtechnologie maakt gebruik van de principes van de quantummechanica. Quantumtechnologie belooft doorbraken te realiseren in vakgebieden zoals materiaalkunde, geneeskunde en AI, door het mogelijk maken van nieuwe simulaties, dataverwerking die vele malen sneller verloopt en verbeterde beveiliging via quantumnetwerken en quantumsensing.
In tegenstelling tot de eerste quantumrevolutie, die leidde tot technologieën gebaseerd op fundamentele inzichten in de quantummechanica, zoals de laser, markeert de huidige tweede quantumrevolutie een transitie naar geavanceerde toepassingen. Deze nieuwe fase richt zich op het benutten van onze groeiende capaciteit om deeltjes op quantumniveau te manipuleren, waardoor computationele, communicatie- en sensorische mogelijkheden ontstaan die onmogelijk zijn met uitsluitend klassieke (niet-quantum) methoden. In de afgelopen jaren heeft het vakgebied een snelle groei doorgemaakt, met belangstelling die zich ver buiten de laboratoria uitstrekt en brede pogingen stimuleert om het potentieel te benutten. Dit momentum, samen met de dringende vraag naar gekwalificeerde professionals, heeft de oprichting van nieuwe onderwijsprogramma’s, trainingsinitiatieven en ontwikkeltools in verschillende sectoren bevorderd.
Ondanks deze vooruitgang bevinden de meeste quantumtechnologieën zich nog in een vroeg stadium. Ze vereisen gespecialiseerde componenten, complexe infrastructuren en deskundige experts. Voortdurende ondersteuning van onderzoek, onderwijs en toepassingsontwikkeling is essentieel om het volledige potentieel te ontsluiten.
Quantumtechnologieën kunnen worden onderverdeeld in drie hoofdgebieden: quantumcomputing, quantumcommunicatie en quantumdetectie.
Quantumcomputing omvat zowel de ontwikkeling van hardware als software. Huidige systemen, bekend als noisy intermediate-scale quantum (NISQ)-systemen, worden beperkt door fouten en ruis. Om het volledige potentieel van quantumcomputing te benutten, moeten deze systemen zich ontwikkelen tot fault-tolerant quantum computing (FTQC). Dit zal toepassingen mogelijk maken op het gebied van quantumsimulatie, -optimalisatie en -machine learning.
Quantumcommunicatie verwijst naar de mogelijkheid om quantuminformatie te verzenden, wat ongekende veiligheid en efficiëntie biedt voor onze internetinfrastructuur. Het zal het klassieke internet verbeteren met mogelijkheden die aantoonbaar niet haalbaar of aanzienlijk minder efficiënt zijn wanneer uitsluitend gebruik wordt gemaakt van klassieke (communicatie)technologie. Bovendien zal de ontwikkeling van een quantuminternet essentieel zijn voor het verbinden van quantumcomputers tot krachtige, gedistribueerde systemen.
Quantumdetectie maakt gebruik van quantummechanische effecten voor uitzonderlijk nauwkeurige metingen, met toepassingen bijvoorbeeld in navigatie, gezondheidszorg en milieubewaking.
Een cruciaal aandachtspunt bij de ontwikkeling van quantumtechnologieën is hun dualuse karakter: ze kunnen zowel voor civiele als militaire toepassingen worden gebruikt. Hierdoor wordt de ontwikkeling beïnvloed door exportcontroles en geopolitieke dynamiek, die de afgelopen jaren een belangrijke rol hebben gespeeld in het tempo van innovatie.