SURF gaat Europese quantumcomputer in Amsterdam hosten

De Nederlandse samenwerkingsorganisatie voor ict-innovatie SURF gaat een Europese quantumcomputer hosten op het Amsterdam Science Park. Deze wordt gekoppeld aan de nationale supercomputer Snellius.

Studenten, onderzoekers en bedrijven kunnen gebruikmaken van de 'unieke combinatie tussen een quantum- en een ‘reguliere’ supercomputer', schrijft SURF. Het systeem wordt gebaseerd op semiconductor spin-qubits. In de eerste fase krijgt het quantumsysteem minimaal zestien van die qubits, meldt de EuroHPC JU, een Europees samenwerkingsverband van bedrijven en EU-lidstaten dat zich bezighoudt met supercomputers.

"Met het hosten van een quantumcomputer gekoppeld aan een supercomputer kunnen we onze kennis over zowel de operatie als de toepassingen van deze baanbrekende techniek verder ontwikkelen", schrijft SURF in een verklaring. "Quantumcomputers hebben de potentie om specifieke taken veel sneller uit te voeren dan reguliere supercomputers. Dit kan toekomstig onderzoek naar complexe modellen zoals klimaat of eiwitten versnellen".

SURF heeft in afstemming met groeifonds Quantum Delta NL de aanvraag om de quantumcomputer te hosten ingediend bij de EuroHPC JU. De aanvraag is namens een breed consortium ingediend, dat bestaat uit Universiteit Antwerpen, Netherlands eScience Center, Universiteit Leiden, Technische Universiteit Delft, Nationaal Instituut voor Subatomaire Fysica Nikhef en SURF zelf. De quantumcomputer wordt mede gefinancierd vanuit het EuroHPC-programma. Dat gaat om de helft van de kosten, tot een maximum van 10 miljoen euro.

Reacties (44)

[BobJung]

Ben duidelijk van een andere generatie, deze techniek kan ik niet volgen. Zelf gestart met hirsman bordjes en microcontrollers. Gebruik dagelijk voor werk en gamen een computer. Als mechatronicus voor de afgelopen 40 jaar vooraan in technisch ontwikkelings werk. Maar tot iemand dit op heldere manier kan vertellen sla ik dit even over.
Wel heel mooi dat dit in NL gebouwd en onderzocht wordt, proficiat.

[JOJ0]

Ik zal een poging doen het in het kort uit te leggen:
Met een quantumcomputer reken je eigenlijk in je geheugen. Je hebt zogenaamde quantumbits (of qubits), in tegenstelling tot gewone bits kunnen die naast 0 of 1 ook een combinatie van die 2 zijn. Waar je in een normale computer allerlei operaties achter elkaar uitvoert en dus ook tussendoor een tussenstand kan bekijken werkt dat bij quantumcomputers niet. Elke operatie (gate) die je uitvoert veranderd de relatie tussen quantumbits of de staat van een quantumbit. Als je allemaal van dit soort relaties achter elkaar uitvoert en vervolgens de quantumbits uitleest krijg je 1 antwoord. Als voor je relaties echter meerdere antwoorden mogelijk zijn kun je een ander antwoord krijgen als je de berekening nogmaals uitvoert. Quantumcomputers zijn dus voornamelijk geschikt voor complexe berekeningen waarbij maar 1 antwoord mogelijk is.

En nog even specifiek voor dit geval: een computer met 16 quantumbits kan dus een getal van maximaal 16 bits (0-65.536) als output hebben. Dat is zo minimaal dat je op je gewone pc alle berekeningen die je zou willen doen ook binnen fatsoenlijke tijd kunt berekenen. Deze computer is dus vooral bedoeld voor onderzoek en oefening met quantumcomputers en nog niet praktisch toepasbaar.

[BobJung]

Als ik EVERS97 begrijp heb je dan 16 bits met zoals hij zegt oneindig aantal superposties. Dat geeft al bijna oneindige mogelijkheden.
Ben benieuwd hoe uiteindelijk programmeer talen er mee omgaan en/of zelfs ontwikkeld moeten worden.

[Rhidios]

Als ik je eerste comment zo lees: het is niet zo gek dat je quantumcomputers (nog) niet snapt, want in feite zitten we nog op het niveau dat we aan iedereen uit moeten leggen hoe transistors werken en wat je ermee kunt. Alleen deze "transistors" komen in veel varianten, werken meestal alleen als ze heel koud zijn, en zijn dan alsnog erg foutgevoelig en je moet ze constant opnieuw "prepareren"/"resetten" (bij sommige soorten na pakweg enkele tientallen microseconden al).

Ik zal niet verder ingaan op hóe de qubits precies werken (tenzij je dat wilt), dat doen anderen al genoeg, maar ik kan wel zeggen dat de ontwikkeling van programmeertalen op dit moment best een hot topic is in deze wereld.

Je moet qubits namelijk met extreem precieze timing aansturen. Daarvoor is speciale elektronica ontwikkelt die tot op de nanoseconde (of zelfs daaronder) precies RF of microgolf pulsen kan sturen of ontvangen, en dit is programmeerbaar, vaak zelfs met control-flow. Het ontwikkelen van programmeertalen om honderden van zulke signalen tegelijk te kunnen programmeren met exacte timing, zodanig dat het nog een beetje voor mensen te begrijpen is, is best een uitdaging. En daaroverheen moeten dan abstracties gebouwd worden zodat je daadwerkelijk over de quantum operaties kunt praten.

[BobJung]

Als mechatronicus vecht ik altijd tegen hoe langzaam een PC als je dingen op tijd wilt schakelen. Ze zeggen al snel Ooh dat is geen probleem. PLC's gaan dit niet trekken op zo een tijdbasis.
Dat vraag naar mijn mening Hardware die die regeling uitvoert. Anders haal je nooit Nano bereik. Zou zeggen kijk naar de latency van een beeldscherm, die is mega groot t.o.v. het tijdsdomein waar jij het over hebt.
Interresante materie, dank voor de verdieping.
Als concept engineer kan ik prima out of de box en helpt vaak in mijn werk/prive.

[jeffhuys]

Geweldig fascinerend om het te zien gebeuren. Computing 2.0

[JOJ0]

Dat oneindige aantal superposities houd in dat je output bijvoorbeeld 95,46% het ene getal is en verder een ander getal. Maar om dat percentage eruit te halen moet je dezelfde berekening dus heel vaak uitvoeren. Hoe vaker je het doet, des te preciezer je antwoord wordt.

[blorf]

Het suggereert losjes een oneindig geheugen+adresseer-systeem zonder enige verdere uitleg. Al jaren volg ik enigzins het nieuws rondom quantum-computers. Wat is nou het elementaire component, vergelijkbaar met een transistor? Zou het niet eens een keer tijd worden voor een transparante wetenschappelijke demonstratie van... ?
De meest gebruikelijke reactie op dergelijke vragen zijn pogingen om de vraag uit het verband te trekken om geen concreet antwoord te hoeven te geven. Hetzelfde geldt voor vragen over de praktische toepassing en het behaalde resultaat.

Laat eens zien: een 8-bit register die 16 bit-bewerkingen kan doen door voor elke bit 2 verschillende 'superposities' vast te houden zodat we met een 16-bit waarde kunnen rekenen. Het mooiste is als dat dan geen wetenschappelijke opstelling vereist omdat het alleen onder de -272 graden werkt. Dat lijkt al op ontwijken door alle mogelijke middelen weg te nemen. Niemand heeft zoiets, komt mooi uit.

[Reactie gewijzigd door blorf op 23 oktober 2024 11:57]

[jvdberg]

Het elementaire component van een quantum computer is de quantum bit, of qubit. Het bijzondere van een qubit is, zoals je zelf al aangeeft, dat deze in een superpositie kan zijn van twee toestanden, zowel '0' als '1' tegelijk. Dat wil echter niet zeggen dat een qubit gelijk is aan 2 klassieke bits. Je vergelijking van een 8-bit register dat 16-bit berekeningen zou moeten doen gaat dan ook mank, zo werkt het niet. Een register van 8 qubits heeft net als een klassiek register 256 mogelijke waardes (basistoestanden), als je de waarde zou uitlezen zou je dus ook gewoon een antwoord van 0 tot 255 krijgen.

Door gebruik te maken van superpositie (en verstrengeling) kan je die qubits echter zo preparen en manipuleren dat je er (quantum)berekeningen op kunt doen die niet mogelijk zijn op een klassieke computer.

Dat je een opstelling nodig hebt die nabij het absolute nulpunt opereert om quantumberekeningen c.q. -metingen te doen is overigens tegenwoordig niet per se een heel groot obstakel meer. Er zijn talloze labs met in totaal honderden (zo niet duizenden) opstellingen die dat kunnen, alleen al in Delft staan er enkele tientallen. Ja, het maakt dat je nooit een dergelijke quantumcomputer in huis zult hebben, maar dat geldt ook voor andere technologie. Of kan jij je een supercomputer veroorloven van het kaliber waarop een AI als chatGPT is getraind? Als quantumberekeningen ooit gemeengoed worden, zal het m.i. in de vorm van een cloud oplossing zijn.

[blorf]

Een qubit is een fysiek component? Je moet toch op een gegeven moment naar transistoren om je output ergens heen te sturen. Hoeveel draden meer dan 3 zitten eraan?

En aangezien quantumcomputers ook op normale computers gesimuleerd kunnen worden moet een qubit ook in de vorm van een 'conventionele' procedurele functieomschrijving bestaan. Het kan langer duren maar dat maakt geen verschil voor de logic. Wat wordt waar vandaan gehaald?

[Reactie gewijzigd door blorf op 23 oktober 2024 14:58]

[jvdberg]

Een qubit is een fysiek component inderdaad, en het hangt af van het soort systeem hoe die eruit ziet. In tegenstelling tot reguliere chips, die voor 99% CMOS op silicium zijn, wordt er voor qubits nog allerlei verschillende implementaties onderzocht.

In het geval van semiconductor spin-qubits, waar dit artikel het over heeft, gaat het om een (enkel) elektron opgesloten in een (elektrostatische gecreëerd) 'doosje', een quantum dot. De spin van het elektron ('linksom' of 'rechtsom') zijn dan je basistoestanden, je 0 en 1. Hoeveel draden je eraan moet hangen hangt sterk af van de geometrie van je ontwerp, maar een relatief simpel ontwerp heeft er al gauw 5: een paar gates voor de 'wanden' van het doosje en een om te controleren hoe vol hij is (je wil immers 1 elektron), plus een source en drain elektrode om de stroom erdoorheen te kunnen meten.

[Anoniem: 76058]

Voor de meeste mensen is het moeilijk om een quantum state te zien. Als ze het niet kunnen zien, is het moeilijk te begrijpen.

Jaren geleden toen ik de uitleg las van Raft Protocol, begreep ik er geen barst van. Tot ik op deze site stoot: https://raft.github.io/

En het visueel kon aanzien wat er exact gebeurt, en hoe dit practice bruikbaar is. Ieder uitleg dat ik zie van mensen dat over quantum computing spreken, is dat men geen practice visueel representatie aantonen van "wat doet het visueel", "waar is het voordeel", "wat voor toepassingen zal dat verbeteren".

Hierdoor blijft quantum tech zo een mysteries voor de meeste mensen, zelf die dat een achtergrond hebben in IT.

Om je uitleg te nemen, ok, we kunnen sneller bepalen of iets 1 is. Als het meerdere staten kan hebben, wel, hoe weet je dat dit meerdere staten heeft (aka, het control ontbreekt vaak in die uitleg). Wat als je een keten hebt van quantum bits in serie or parallel, wat gebeurt er dan. En dan komen we terug op de bovenste vraag van "voordelen, toepassingen, visueel"...

De enige plaats waar ik voordelen zie, volgens de uitleg dat ik vaak zie, is bij encryptie voor sneller random state generatie, of decrypted. Als quantum veel sneller, dat je bestaande encryptie sneller kan decoderen dan bij een binary CPU. Aka, het voelt aan alsof het een complex tech is, met beperkte voordelen (als er geen betere concrete voordelen zijn). Waar je in theorie een QPU (Quantum Processing Unit, aka, een extra chip of block in een SOC) zou hebben in een PC, dat bepaalde taken sneller kan uitvoeren, maar nog altijd de oude binary CPU nodig hebt voor de rest.

[CAPSLOCK2000]

De enige plaats waar ik voordelen zie, volgens de uitleg dat ik vaak zie, is bij encryptie voor sneller random state generatie, of decrypted. Als quantum veel sneller, dat je bestaande encryptie sneller kan decoderen dan bij een binary CPU. Aka, het voelt aan alsof het een complex tech is, met beperkte voordelen (als er geen betere concrete voordelen zijn).

Ik vergelijk het wel eens met een schroevendraaier. Dat is een enorm krachtig gereedschap, maar leg het maar eens uit aan iemand die alleen een hamer kent. Op het eerste gezicht is een flinke mep met een hamer een stuk sneller en makkelijker dan een schroevendraaier. Dat je schroeven ronddraaien lijkt vrij specialistische en verder nutteloos als je alleen spijkers kent.

Tot je een apparaat weer netjes uit elkaar wil halen, bv om het te repareren, dan zijn schroeven opeens veel handiger dan spijkers. Voor er schroeven waren dachten we niet eens aan demonteren en repareren/hergebruiken. Je moet een schroef niet zien als een soort snelle of betere spijker, maar als een ander middel met andere voor- en nadelen, ook al zijn er ook bepaalde overeenkomsten.

Zo ook bij quantumtech. Quantumtech is niet sneller of beter, maar anders. Voor sommige problemen is het duidelijk een betere oplossing en voor anderen niet. Dat bekent niet dat we nu geen oplossingen hebben voor de meeste dingen die je met een quantum-chip kan. Verwacht dus geen schokkende nieuwe uitvindingen maar vooral kleine stapjes waarin bestaande problemen een betere oplossing krijgen.

Encryptie (of eigenlijk decryptie) is een extreem geval omdat we daar juist gebruik maken van dat er nog problemen zijn waar we geen enkele goede oplossing voor hebben, alleen maar heel trage oplossingen. die langer duren dan de leeftijd van de wereld. Sommige van die problemen zijn met quauntumtechnieken wel snel op te lossen. Het goede nieuws voor cryptografen is dat quantum niet alles sneller maakt. Er zijn nog steeds genoeg moeilijke/langzame problemen over waar je cryptografie mee kan bedrijven die ook met quantum niet snel oplosbaar zijn.

[wica]

Als je allemaal van dit soort relaties achter elkaar uitvoert en vervolgens de quantumbits uitleest krijg je 1 antwoord.

Echter moet je wel meerdere keren de vraag stellen, om uit eindelijk zo dicht mogelijk bij het juiste antwoord te komen. Maar 1 of 2 keer de zelfde vraag stellen is op dit moment nog te onnauwkeurig,

[slijkie]

Misschien maakt dit het wat duidelijker?

Een quantumcomputer is een nieuw soort computer die heel anders werkt dan de computers die we kennen. Waar een gewone computer werkt met bits (dat zijn kleine schakelaartjes die ‘aan’ of ‘uit’ kunnen staan, oftewel 1 of 0), gebruikt een quantumcomputer “qubits.”

Qubits kunnen niet alleen ‘aan’ of ‘uit’ zijn, maar ook allebei tegelijk! Dit komt door iets dat “superpositie” heet. Daarnaast kunnen qubits elkaar beïnvloeden, zelfs als ze ver van elkaar verwijderd zijn, wat we “verstrengeling” noemen. Dit betekent dat een quantumcomputer veel meer dingen tegelijk kan uitrekenen.

Met een gewone computer moet je stap voor stap rekenen, maar met een quantumcomputer kun je veel berekeningen tegelijkertijd doen. Hierdoor kunnen bepaalde problemen, zoals het vinden van patronen in heel veel data, veel sneller worden opgelost.

[evers97]

Oh, en wat vaak over het hoofd wordt gezien: qubits kunnen ook alle superposities innemen tussen iedere tussenliggende waarde tussen 0 en 1 (bijvoorbeeld 0.00000000001 en 0.99999999999991). Hierbij heb je een ongelimiteerd aantal superposities.

Bron: ik ben momenteel bezig met mijn PhD in Quantummechanica.

[Blokmeister]

Wat doe je dan precies? Ik heb zelf een PhD gedaan in de molecaire elektronica, dus ook kwantumfysica. Ik had collega's die lage-energie elektronmicroscopie gebruikten om bijvoorbeeld bandenstructuren te meten in 2D-materialen. Dat lijkt me ook kwantumfysica. Maar we zeiden niet dat we onderzoek deden in de kwantumfysica. Wat doe jij dan eigenlijk dat je het zo expliciet benoemt?

[oktoberpaard]

Ik vind het als leek niet gek om in deze context de algemene term te gebruiken. Als hij had gezegd dat hij een PhD in moleculaire elektronica aan het doen was had ik daar niet uit kunnen afleiden dat dat hem een autoriteit maakt op dit gebied en ik neem aan velen met mij. Ik ben alsnog wel benieuwd.

[Blokmeister]

Als je het zo bekijkt dan promoveert bijna iedereen in de natuurkunde op kwantumfysica. Als je iets doet met elektrische of magnetische eigenschappen van materialen, kan je er al niet omheen.

[BobJung]

Bedankt voor jullie antwoorden, dit maakt het zowat analoog.
Succes met je studie 😎

[Jaerie]

En afhankelijk van de implementatie ook nog eens in 2 of 3 dimensies

[Ome Ernst]

Weet jij toevallig of die deeltjesversneller van Nikhef-H er nog is ?

[MacFreek]

NIKHEF heeft al jaren geen eigen deeltjesversneller meer. Ze hadden een lineaire versneller. Bedoel je die? Volgens is deze zo'n 25 jaar geleden opgedoekt, en deden ze alle experimenten bij DESY in Hamburg en CERN in Geneve. De hal waarin hun lineaire versneller stond is rond die verhuurt aan een partij (ik meen Telecity) die er een van de eerste datacenters van gemaakt heeft. Rond 2016-2017 is de hal afgebroken en is er een nieuw datacenter bovenop geplaatst. Dat is een van de Digital Realty datacenters. Bij het afbreken bleken sommige muren geen 2 maar 3 meter dik gewapend beton. Het afbreken ging destijds gepaard met flink wat geluids- en trillingsoverlast. Daar was AMOLF niet blij mee, omdat het hun experimenten verstoorde. Overigens is dit Digital Realty datacenter ook de plaats waar Snellius staat en waar deze quantum computer gehost zal gaan worden. Naar verwachting begin 2026.

(disclosure: ik ben niet betrokken bij quantum computing, maar de mensen bij SURF die deze aanvraag bij EuroHPC hebben gedaan zijn wel mijn directe collega's).

[Reactie gewijzigd door MacFreek op 23 oktober 2024 09:28]

[Ome Ernst]

Ik bedoelde inderdaad de lineare versneller.

[jvdberg]

Strikt genomen klopt het dat een qubit een oneindig veel superposities in kan nemen, maar het betekent eigenlijk niet zoveel en draagt m.i. niet bij aan het algemene begrip van quantum computing. Sterker nog, ik denk dat het een onjuist beeld creëert dat een qubit daardoor oneindige mogelijkheden biedt.
Op precies dezelfde manier kan ik bijvoorbeeld zeggen dat ik mijn auto op oneindig veel mogelijkheden voor de deur kan parkeren. Dat is leuk, maar daarmee kan ik nog steeds niet oneindig veel auto's voor mijn deur kwijt.

Overigens kan je een superpositie eigenlijk niet volledig beschrijven met een enkel getal, maar dat weet jij ook wel

[ZpAz]

Dit leest makkelijk, maar vertelt mij altijd bijzonder weinig. Met een normale CPU* kan ik elke instructie stap voor stap uitvoeren (veel langzamer dan een CPU uiteraard) en zien en begrijpen wat er met de bitjes gebeurt. Maar hier, geen idee.

*In de basis. Moderne CPU’s hebben vele abstracties.

[Reactie gewijzigd door ZpAz op 22 oktober 2024 19:06]

[Ome Ernst]

Ooit eens een rondleiding (rond 1999) gehad bij de deeltjes versneller van Nikhef-H, die zit (zat ?) toen daar ook waar nu het Amsterdam Science Park zit. Allemaal heel boeiend, maar toen ik thuis was had ik nog meer vragen.

[lasermen]

Eerste zaterdag van oktober hebben ze een opendag samen met de andere instituten. Mooi moment om al je vragen daar te kunnen stellen.

De versneller was van NIKHEF-K. NIKHEF-H deed vooral onderzoek in het buitenland in grote samenwerkingsverbanden.

[Reactie gewijzigd door lasermen op 23 oktober 2024 09:48]

[Ome Ernst]

Ja, die open dag is mij bekend, ik kon helaas niet. Maar volgend jaar probeer ik wel te gaan.
NIKHEF-K was mij ontschoten door het verloop van tijd.

[morrowyn]

Mocht je de tijd hebben, dan zijn deze lezingen van David Deutsch zeer de moeite waard.
Hij is één van de grondleggers van quantum computing.

Geniet ervan!

https://www.quiprocone.org/Protected/DD_lectures.htm

En mocht je hands-on willen pielen alvast;

https://learn.microsoft.c...e/quantum/qsharp-overview

[Reactie gewijzigd door morrowyn op 22 oktober 2024 23:51]

[BobJung]

dank , ga ik zeker bekijken .

[evers97]

Er zijn verschillende technieken die momenteel worden onderzocht, en het zal waarschijnlijk nog minstens een decennium duren voordat we echt vooruitgang boeken.

Momenteel wordt er veel onderzoek gedaan naar quantumcomputers op basis van fotonen. Hierbij blijft alles stabiel bij elke temperatuur, omdat fotonen op geen enkele manier door temperatuur worden beïnvloed. Daarnaast zijn er ook andere technieken, maar die werken alleen bij temperaturen slechts enkele graden boven het absolute nulpunt. Verder is er een studie in Shanghai waarin onderzoekers vermoeden dat er quantumverstrengeling plaatsvindt met behulp van fotonen in de myelinestructuren van ons brein. Dit zou kunnen verklaren hoe informatie snel wordt overgedragen tussen neuronen en specifieke hersengebieden, al is hier nog veel meer onderzoek naar nodig.

[knollemans]

Voor de quantum computer liefhebbers: er is een spannende startup bezig om een echt groot systeem te bouwen : https://www.technologyrev...uting-facility-in-the-us/
Ze bouwen ze met een andere technologie dan waar hier naar word gerefereerd, kunnen met conventionele wafertechnologie aan de slag. Werken met vloeibare helium van "normale" temperaturen (ca 2,5 Kelvin) aan de slag, voor veel koelvermogen en dus rekenkracht,
Zie https://www.psiquantum.com/blueprint.

[Luke the Duke]

Quantumcomputing, AI, Mining... was het stroomnet niet overvol? Heel duurzaam ook. Hoe kan het toch dat je nooit wat hoort over de (ongetwijfeld enorme) milieubelasting hiervan? Ja, opgewekt met groene stroom zeker, komen we nog verder op achterstand.

[01--Rolf--01]

Een poging quantumcomputing uit te legen door Universiteit Nederland. Wellicht leuk start punt voor beginners......
YouTube: Waarom niemand quantum begrijpt, ook de quantum-expert niet (aflever...

[sensor10]

Een quantumcomputer is gewoon een microcontroller die aan een supercomputer hangt. Ergens zit er in de fridge een printje met daar op de QPU. De QPU = quantumcompter bestaat uit een paar qubits die gates aansturen. Sommige quantumgates werken net als de de gates in een microcontroler. De X gate is simpelweg een inverter die van een 0 een 1 maakt en omgekeerd.

[NewGuest]

Dat gaat om de helft van de kosten, tot een maximum van 10 miljoen euro.

Hoe goedkoop kan een quantumcomputer uiteindelijk worden als nog steeds afhankelijk bent van de extreme koeling (een paar graden boven het absolute nulpunt) van de chip?

[Blokmeister]

Dan heb je echt een cryostaat van minstens een paar ton nodig.

Maar wellicht is het mogelijk om qubits te maken die veel minder snel verstrooid raken waardoor de coherentietijd bij kamertemperatuur lang genoeg is voor praktische toepassingen.

[SilentDecode]

Smijt direct een SMR in de grond. Hebben we ook de energieproblemen niet meer.

[GEi]

Is ook bekend waarom de TU Twente niet meedoet aan dit project. De UT en spin-offs van deze UT lopen toch ook mee in de voorhoede van de quantummechanica?

[knollemans]

Die is in 1999 gesloten, nu zijn ze bezig met een lineire.
https://www.nikhef.nl/new...iek-zwaartekrachtproject/
Tegenwoordig verwerken ze alleen maar heeeeeeeel veel data van CERN.