Decennialang werden computers sneller, omdat de componenten op de chips steeds kleiner werden. Maar nu de grenzen van het mogelijke in zicht komen, wenden chipontwerpers zich tot de fotonica. Deze technologie belooft niet alleen enorme energiebesparing, maar mogelijk ook werkelijk bruikbare kwantumcomputers. Wat zijn fotonische chips precies?

“Er bestaat geen reden waarom iedereen thuis een computer zou willen hebben.” Ken Olsen, medeoprichter van het computerbedrijf Digital Equipment Corporation, sprak deze woorden in 1977. En hij had gelijk, want destijds hadden de meeste mensen niets aan zo’n ding. Pas na zo’n vijftien jaar werden pc’s gemeengoed in huishoudens en wat later kwamen de mobiele telefoon en zijn opvolger de smartphone op. Op een enkele hoogbejaarde na heeft iedereen inmiddels altijd zo’n zakcomputer bij de hand. Vergeleken met de computers uit de jaren 70 zijn dat formidabele apparaten. Wanneer je toen voorspeld zou hebben dat iedereen met een snoerloos plankje zou kunnen filmen, navigeren, beeldbellen en betalen en dat we er in permanent contact met bekenden mee zouden staan, dan zou dat louter meewarige blikken hebben uitgelokt.

Kwantummechanische wetten

Een minicomputer die alles kan en waar je zelfs mondelinge vragen aan kunt stellen, moet wel een enorm geoptimaliseerd apparaat zijn. Dat is inderdaad het geval. Smartphones zouden niet mogelijk zijn zonder uiterst compacte componenten, waaronder vooral de microprocessor. De allereerste processor, de Intel 4004 uit 1971, telde 2300 transistors. Tegenwoordig is 15 miljard geen uitzondering. De kloksnelheid bedroeg 740 kilohertz, oftewel zo’n 4000 keer trager dan wat tegenwoordig de norm is. En met 10 micrometer waren de transistors op deze oerchip ook nog eens zo’n 1000 tot 2000 keer groter dan de 10- of 5-nanometer-componenten op de huidige chips.

Hoe fantastisch ook, dit feest kan volgens veel deskundigen niet eeuwig doorgaan. Chips zijn gemaakt van silicium. Een siliciumatoom heeft een doorsnee van ruwweg 0,2 nanometer. De grenzen van de miniaturisering zijn dus in zicht. Daar komt bij dat elektronen, die de dragers van informatie zijn in deze transistors, op deze schaal grillig gedrag vertonen. De kwantummechanische wetten die het gedrag van elementaire deeltjes beschrijven, staan toe dat elektronen zich plotseling op een andere plek bevinden of zelfs op twee plekken tegelijk. Uiteraard is dit niet best voor de stabiliteit van een chip.

©PXimport

System on a chip

Volgens pessimisten komt hiermee een einde aan de Wet van Moore, de vuistregel dat het aantal transistors op een chip pakweg elke twee jaar verdubbelt. Nieuwe processors, zo vrezen ze, zullen niet meer de spectaculaire prestatiesprongen laten zien waaraan we gewend en verslaafd zijn geraakt. Nu zijn ontwerpers van chips gelukkig niet voor één gat te vangen. Het succes van de smartphone is gebaseerd op de uitvinding van de ‘system on a chip’, oftewel SoC. Door de processor, de grafische processor, het werkgeheugen en andere vitale onderdelen op één chip samen te brengen, kan flink wat ruimte en energie worden bespaard. Een laag energieverbruik is essentieel in mobiele apparaten: de accu raakt minder snel leeg en er hoeft minder warmte te worden afgevoerd. Traditionele laptopprocessors, zoals die van Intel, worden bij intensieve taken zo heet dat de chip zelfs bij een loeiende ventilator zijn kloksnelheid moet terugschakelen. SoC’s, zoals de M1-chip in de nieuwste laptops van Apple, blijven dermate koel dat een ventilator meer luxe dan noodzaak is. De nieuwste MacBook Air bevat er dan ook geen.

Geen vreemde eend

Maar hoe slim ook ontworpen, ook SoC’s lopen tegen de grenzen van de miniaturisering aan. Daarom beginnen chipontwerpers aan het fundamentele karakter van de traditionele siliciumchip te morrelen. Zoals we al zagen, is een chip een apparaat waarin groepjes elektronen heen en weer geschoven worden. Dat zijn elementaire deeltjes met een massa en een elektrische lading. Ze zijn daardoor gemakkelijk te manipuleren. Maar wanneer ze bewegen, warmen ze hun omgeving op. Er bestaat ook een deeltje dat dit nadeel niet heeft: het foton. Dit deeltje, feitelijk het kwantum van het elektromagnetische veld, is bepaald geen vreemde bijt in de ICT-industrie. Het wordt al jaren gebruikt om data te verzenden door glasvezelkabels en ook LiDAR berust op het uitzenden en opvangen van fotonen. Maar zodra deze deeltjes in een computer aankomen, geven ze het estafettestokje door aan elektronen, zodat er bewerkingen op kunnen worden uitgevoerd. Het onderzoeksveld dat zich met deze wisselwerking tussen fotonen en elektronen bezig houdt, wordt fotonica genoemd.

©PXimport

Grofstoffelijk

Fotonen kunnen dus worden gebruikt om data te verzenden en de omgeving te scannen, maar vooralsnog niet om te rekenen. Dat is teleurstellend, want fotonische schakelingen zijn in theorie ontzettend snel en erg energiezuinig.

Martijn Heck is sinds 2020 hoogleraar fotonica aan de Technische Universiteit Eindhoven, na eerder werkzaam te zijn geweest aan de Universiteit van Aarhus in Denemarken, waar hij in 2013 de Photonic Integrated Circuits-groep oprichtte. Het probleem met fotonica, zo zegt hij, is dat het niet schaalt. Het is vooralsnog dus onmogelijk fotonische schakelingen te maken die even klein zijn als elektronische transistors. Alleen al om die reden zal fotonica niet de transistor vervangen, aldus Heck tijdens een videogesprek. “Fotonica is te grofstoffelijk.” De voordelen van fotonica blijken subtieler. Fotonica, zo verzekert Heck, is goed in lengte. In het verzenden van data over lange afstanden dus. Glasvezelverbindingen vormen het ultieme voorbeeld, maar met de hoge datasnelheden van en naar de huidige microprocessors zijn decimeters en centimeters eveneens niet te negeren afstanden. Fotonica is daarom de aangewezen technologie om in datacenters servers met elkaar te verbinden. Dit wordt al in praktijk gebracht. Energiebesparing is daartoe opnieuw de belangrijkste stimulans.

©PXimport

Multiplexen

De volgende stap is het verbinden van verschillende chips binnen één systeem. Het Californische bedrijf AyarLabs bijvoorbeeld beweert een technologie in huis te hebben waarmee over afstanden van enkele millimeters tot twee kilometer bandbreedtes kunnen worden behaald die duizend keer hoger liggen dan die van traditionele elektrische verbindingen, bij een tien keer zo laag energieverbruik.

Heck is ervan overtuigd dat in de toekomst de verschillende onderdelen van één en dezelfde chip met fotonica verbonden zullen worden. Dat is nu nog problematisch, omdat het om heel korte afstanden gaat, waarbij de omzetting van elektronisch naar fotonisch en terug een wissel trekt op het energieverbruik. Dat er niettemin toekomst in zit, komt door de hoge bandbreedtes die behaald kunnen worden door te multiplexen: verschillende golflengtes kunnen tegelijkertijd over hetzelfde kanaal worden verzonden. Want niet alleen bandbreedte, maar ook bandbreedtedichtheid kan in huidige chips problematisch zijn, aldus Heck. “Denk in termen van het aantal pinnetjes waarmee de chip op het moederbord vast zit. Dat is beperkt. Multiplexen is daarom een goede oplossing.” Voor dat dit allemaal goed mogelijk is, dienen er nog wel wat materiaaltechnische hindernissen overwonnen te worden. Op dit moment berust de hele halfgeleiderindustrie op silicium. Dat is helaas een materiaal dat niet geneigd is licht uit te zenden. Er wordt daarom volop geëxperimenteerd met andere materialen, zoals galliumarsenide en indiumfosfide, die wel in staat zijn binnen een chip fotonen te produceren. Maar de integratie van zulke materialen in bestaande productielijnen voor chips is niet triviaal.

Kwantumcomputers

Zodra deze problemen overwonnen zijn, voorziet Heck wel degelijk fotonische systemen die specifieke rekenkundige bewerkingen uit kunnen voeren. In theorie zijn optische computers megaparallel. Dat maakt ze geschikt voor specifieke toepassingen, zoals het doorzoeken van databases. Het Britse bedrijf Optalysys pioniert hierin. Het parallelle karakter van fotonica maakt het ook geschikt voor neuromorfische processors: chips die net als dierlijke hersenen signalen tegen elkaar afwegen. In moderne SoC’s zijn zulke modules soms al aanwezig ter ondersteuning van machine learning en AI. Heck stelt zich voor dat zulke modules in de toekomst fotonisch van aard zullen zijn. Ze zullen veel krachtiger zijn dan de huidige neuromorfische modules, vanwege het feit dat licht uitgesplitst kan worden in verschillende frequenties die parallel verwerkt kunnen worden.

Verrassend genoeg ontwaart Heck ook raakvlakken tussen fotonica en kwantumcomputing. Kwantumcomputers zijn apparaten die problemen oplossen door gebruik te maken van de meest fundamentele eigenschappen van de natuur, zoals die beschreven worden door de kwantummechanica. Volgens deze theorie, die de afgelopen honderd jaar aan alle kanten experimenteel bevestigd is, bevinden elementaire deeltjes zich van nature in een zogenaamde superpositie. Dit is een vrij complex natuurkundig concept, maar in een kwantumcomputer betekent het dat de basiseenheid van informatie geen bit is, maar een qubit. Waar een bit 0 of 1 is, is een qubit een superpositie van deze twee toestanden. Qubits kunnen bovendien met elkaar verstrengeld zijn, een mysterieuze toestand waar Einstein zelf nog zijn tanden op stuk heeft gebeten. Hoe dan ook, de theorie voorspelt dat kwantumcomputers in principe reusachtig krachtig zijn in, vooral, het ontrafelen van processen in de natuur. De verwachting is dat ze zullen leiden tot doorbraken in onder meer de materiaalkunde en de farmacie.

©PXimport

Xanadu en PsiQuantum

De even beroemde als excentrieke natuurkundige Richard Feynman zei ooit dat wanneer iemand zegt de kwantumfysica te begrijpen, dat het bewijs vormt dat hij er niets van begrepen heeft. Onderzoekers die kwantumcomputers proberen te ontwerpen, tasten inderdaad voor een belangrijk deel in het duister. Het principe lijkt te werken, maar het blijkt uiterst moeilijk om het aantal qubits op te schalen tot het niveau waarop een apparaat werkelijk bruikbaar wordt. Elke toegevoegde qubit verdubbelt weliswaar de rekenkracht, maar dat lijkt ook te gelden voor de complexiteit van het systeem. IBM heeft niettemin simpele kwantumcomputers online staan waar geïnteresseerden nu al eenvoudige bewerkingen op uit kunnen voeren.

Fysieke qubits kunnen uit allerlei deeltjes (of grotere objecten) bestaan. Die dienen meestal wel tot bijna het absolute nulpunt afgekoeld te worden om te voorkomen dat omgevingsinvloeden de superpositie om zeep helpen. Fotonen daarentegen kunnen ook bij kamertemperatuur als qubits worden gebruikt. De Canadese start-up Xanadu presenteerde dit voorjaar ‘s werelds eerste fotonische kwantumchip. En deze zomer haalde het Californische bedrijf PsiQuantum 450 miljoen dollar op voor de ontwikkeling van de Q1: een op silicium gebaseerde fotonische kwantumcomputer met superieure foutcorrectie – een heet hangijzer in de wereld van de kwantumcomputing.

©PXimport

Wereldspelers à la ASML

Te midden van deze ontwikkeling rijst de vraag: in welke ontwikkelingsfase bevindt de fotonica zich als je het vergelijkt met de ontwikkeling van de micro-elektronica, als we de eerste Intel-chip uit 1971 als ijkpunt nemen? “In de buurt van 1980”, zegt Heck. Dat is een intrigerend antwoord. Dat betekent namelijk dat deze industrie een grote toekomst tegemoet gaat. Heck bevestigt dat hij exponentiële groei voor zich ziet.

Of jonge Nederlandse fotonicabedrijven zullen uitgroeien tot wereldspelers à la ASML, valt volgens Heck niet te zeggen. Dat hangt volgens hem ook sterk af van de manier waarop de huidige giganten, zoals de Taiwanese chipfabrikant TSMC, op deze ontwikkelingen inspelen. Hij benadrukt wel dat we in Nederland over ‘strategische technologie’ beschikken. De overheid onderkent dat ook. Vorig jaar nam het ministerie van Economische Zaken deel aan een investering van 35 miljoen euro in het Eindhovense SMART Photonics, maker van fotonische chips op basis van indiumfosfide. Zonder dat geld was dit innovatieve bedrijf met 75 werknemers hoogstwaarschijnlijk in Aziatische handen gevallen. Of de Wet van Moore gered zal worden door fotonica, lijkt inmiddels de verkeerde vraag. Moores vuistregel heeft eigenlijk alleen betrekking op de traditionele computerchip. Maar met fotonica slaat de computerindustrie een weg naar onbekend terrein in. Wellicht wacht aan de horizon de heilige graal in de vorm van een superkrachtige fotonische kwantumcomputer. Maar energiezuinige datacenters zijn ook de moeite waard.

©PXimport

De twee gezichten van het licht

Thuis koffie van restaurantkwaliteit? De Philips Café Aromis 8000-serie belooft het. In deze review lees je of deze volautomaat de hype waarmaakt. Van perfect melkschuim tot minimaal onderhoud: ontdek waarom dit apparaat je lokale barista overbodig maakt, zelfs met gewone supermarktbonen!

Je kent het vast: je zit in je favoriete koffietentje, neemt een eerste slok van de cappuccino die je hebt besteld en valt even stil. De temperatuur, het mondgevoel, die volle smaak… alles lijkt te kloppen. En dan denk je aan de koffie thuis. Die is prima, of in elk geval best oké. Maar daar blijft het dan ook bij.

Dat dacht ik tenminste. Tot ik de Philips Café Aromis 8000-serie op mijn aanrecht installeerde en mijn keuken stante pede in een soort hippe koffiebar veranderde. De installatie van deze fraaie machine behelst niet meer dan een stekker in het stopcontact, water in het reservoir en een dosis verse koffiebonen bovenin. That’s it. Daarna kan het feest beginnen.

Hoewel de term 'restaurantkwaliteit' vaak niet meer dan een loze marketingkreet is, maakt dit apparaat dat woord opeens bizar concreet. Dat zit 'm in heel basale dingen: de koffie is direct op de juiste temperatuur (niet dat lauwe net-niet) en de smaak is vol en romig, zonder die nare bittere nasmaak. Dit apparaat lijkt bovendien precies te snappen wat jij wil; zonder dat je zelf als een bezetene aan de knoppen hoeft te draaien, staat er binnen de kortste keren een meer dan fatsoenlijke kop koffie voor je neus. Wat een topding!

©Philips

Duurdoenerij niet nodig

Erg prettig is het feit dat de machine enorm vergevingsgezind is. Hippe koffiesnobs vertellen je doorgaans dat je zonder exclusieve bonen van 30 euro per kilo nergens bent. Onzin, blijkt nu. Zelfs met een zak supermarktbonen en een pak volle melk (lang houdbaar werkt het best!) tovert dit ding een resultaat tevoorschijn waar je u tegen zegt. Hij weet echt het maximale uit elke boon te persen. Luxe zonder dat je boodschappenlijstje ingewikkeld of overdreven duur wordt, ik hou ervan.

En dan de melk. Vaak is dat thuis niet meer dan een zielig laagje luchtbelletjes dat na tien seconden als sneeuw voor de zon verdwijnt. Hier niet. Dit schuim is stevig, rijk en blijft dapper overeind staan. M'n ochtendcappuccino heb ik dan ook spontaan heilig verklaard, maar de echte verrassing is wat mij betreft de optie 'Melange'. Die is gloeiend heet, heeft de ideale verhouding tussen melk en koffie (puristen verklaren me voor gek) en maakt me elke keer weer instant gelukkig. Ik was aanvankelijk wat sceptisch over dit soort voorgeprogrammeerde recepten, maar deze verhouding is zo perfect afgestemd dat het elke keer weer aanvoelt als een echte traktatie.

©Philips

'Wat willen jullie drinken?'

Bezoek over de vloer? Kom maar door met de bestellingen! Vroeger hoopte ik stiekem op de keuze voor zwart (want: geen gedoe met melk), nu draai ik mijn hand niet meer om voor een latte of espresso macchiato. Sterker nog, ik nodig mensen nu vol enthousiasme uit om een kopje koffie te komen doen, en de reacties zijn elke keer unaniem: "Wauw, lekkere koffie!" 

Het mooie is dat je specifieke voorkeuren van je bezoek niet elke keer opnieuw hoeft in te voeren. Dankzij de gebruikersprofielen heeft iedereen in huis zijn eigen 'knop'. De een wil de latte met extra melk, de ander wil 'm juist sterker: dat kun je allemaal opslaan. En de machine verrast ook in de breedte. Waar ik zelf inmiddels min of meer verslaafd ben aan de Red Eye (een pittige boost voor de korte nachten), scoor ik bij mijn dochter punten met de 'Babychino'-functie: alleen warm melkschuim. Lekker voor het slapen gaan. 

Voor de liefhebbers zitten er trouwens nog allerlei cold brew-opties in het assortiment. Niet helemaal mijn ding – koffie kan me niet heet genoeg – maar fijn dat het kan als de smaak (of het bezoek) daarom vraagt.

©Eelko Rol

Geen schoonmaak-nachtmerries

Dan het onderhoud. We kennen de horrorverhalen van schimmelende slangetjes in volautomaten en hopeloos verkalkte zetgroepen. De Café Aromis 8000 is wat dat betreft een verademing. Water bijvullen, bakje met koffiepucks legen en (belangrijk!) de melkhouder gewoon even omspoelen onder de kraan (schijnt zelfs in de vaatwasser te kunnen). Geen ingewikkeld gedoe; de machine spoelt zichzelf krachtig door bij het opstarten en afsluiten. Het ding staat er, hij werkt en zeurt verder niet om aandacht. Had ik al gezegd dat dit een topding is?

O, en er is een app. Is die noodzakelijk? Neuh. Is het lekker? Ja! Via de app kun je de machine alvast aan het werk zetten terwijl je zelf nog even je mail checkt in bed. Je weet: technologie is op zijn best als het je luiheid faciliteert, en dat heeft Philips hier goed begrepen.

©Philips

Conclusie? Dit is meer dan een keukenapparaat; het is een stukje levensgeluk. Je hoeft niet meer te kiezen tussen gemak (dag Senseo!) en smaak. De Philips Café Aromis 8000 bewijst dat je dat perfecte koffiemomentje gewoon thuis kunt creëren. Zonder barista-cursus, zonder gedoe, maar mét die gelukzalige stilte na de eerste slok.

Enige minpuntje is wellicht de prijs, want die is met 999 euro best fors. Maar reken maar uit: een cappuccino kost tegenwoordig al snel 4 euro, dus met 250 gloeiend hete geluksmomentjes thuis heb je deze machine er al uit. Dat moet je jezelf gewoon gunnen.

Marc-Alexis Côté, die voorheen de Assassin's Creed-gamefranchise bij Ubisoft overzag, heeft dat bedrijf nu aangeklaagd.

Afgelopen oktober werd aangekondigd dat Côté vertrokken was bij het bedrijf. Dat gebeurde rond dezelfde tijd als dat Ubisoft de Assassin's Creed-franchise onderbracht onder Vantage Studios, een nieuwe dochteronderneming die het samen met Tencent heeft opgericht. Côté heeft decennialang aan de Assassin's Creed-franchise gewerkt en stond de laatste jaren aan het hoofd van de populaire spellenreeks.

Côté zou toen Assassin's Creed naar Vantage Studios ging een aanbod van Ubisoft hebben gekregen om een andere leidende positie binnen het bedrijf aan te nemen. Côté liet kort daarna publiekelijk weten dat deze positie niet vergelijkbaar was met zijn eerdere werk.

De aanklacht

Nu klaagt Côté Ubisoft dus aan, zo meldt CBC Radio Canada. Volgens hem zou hij de rol van 'Head of Production' aangeboden hebben gekregen binnen Ubisoft nadat Assassin's Creed binnen Vantage Studios werd ondergebracht, gevolgd door een mogelijke positie als 'Creative House'.

Volgens Côté zou hij daardoor leiderschap krijgen over "tweederangs" Ubisoft-franchises. Aangezien hij daarvoor de Assassin's Creed-franchise overzag, voelde dit voor hem als een wezenlijke stap terug.

Côté nam naar eigen zeggen twee weken vrij om over deze situatie te reflecteren. Aan het einde van die periode zou Ubisoft hebben geëist dat hij een besluit moest maken en besloot Côté dat dit een onacceptabele situatie was, en een "ontslag in vermomming". Hij eiste dan ook ontslagvergoeding, waarna hij te horen kreeg dat hij niet meer op werk hoefde te komen en Ubisoft aankondigde dat hij was vertrokken.

Volgens Côté heeft Ubisoft geclaimd dat hij vrijwillig is vertrokken, zodat men geen ontslagvergoeding hoefde te betalen. Côté eist nu twee jaar aan loon als ontslagvergoeding en 75.000 dollar aan schadevergoeding vanwege machtsmisbruik en schade aan zijn reputatie. In totaal komt dat neer op meer dan 1,3 miljoen dollar. Ook wil hij dat het concurrentiebeding komt te vervallen.

Vantage Studios en Assassin's Creed

Ubisoft richtte vorig jaar samen met het Chinese Tencent de dochteronderneming Vantage Studios op. Daar zijn de drie belangrijkste Ubisoft-franchise in ondergebracht, namelijk Assassin's Creed, Far Cry en Rainbow Six. Ook de ontwikkelteams die aan deze reeksen werken maken nu onderdeel uit van Vantage Studios.

De Assassin's Creed-franchise is al jarenlang een van de belangrijkste gamereeksen van de Franse uitgever Ubisoft. In de spellen gebruiken spelers parkour, stealth en gevechten om diverse exotische locaties uit de geschiedenis te verkennen. Het meest recente deel is het vorig jaar uitgekomen Assassin's Creed Shadows.