Kwantumcomputers bieden ongekende rekenkracht en de eerste prototypes bestaan al. Intel heeft een 49qubit-testchip met de naam Tangle Lake gebouwd. Maar wat is een qubit en wat kunnen we werkelijk van kwantumcomputers verwachten? We vroegen het aan Leonardo DiCarlo van QuTech, een Nederlands onderzoekscentrum dat de Tangle Lake bestudeert.

QuTech is een geavanceerd onderzoekscentrum dat zich toelegt op kwantumcomputers en kwantuminternet. Het is een samenwerkingsverband van TU Delft en TNO. Het centrum werkt op basis van roadmaps die onder leiding staan van Roadmap Leaders waar Leonardo DiCarlo er een van is. In 2015 investeerde Intel 50 miljoen dollar in QuTech.

Doel is om tien jaar samen te werken aan onderzoek naar kwantumcomputers. Binnen deze samenwerking werd vorig jaar een 17qubit-testchip bij QuTech getest. Daar is begin dit jaar een 49qubit-testchip met de naam Tangle Lake bijgekomen. Let wel: een chip, geen processor. Leonardo: “Dat verschil is heel belangrijk. Als je iets een processor noemt, zeg je dat je een functionele 49qubit-computer hebt. Wij testen componenten om dat uiteindelijk mogelijk te maken, maar om nu al van een processor te spreken is niet juist.”

De verwachtingen voor kwantumcomputers zijn hooggespannen. Het zou mogelijk moeten zijn om immens grote priemgetallen te achterhalen in een fractie van de tijd die een normale computer nodig heeft. Dat zou communicatie veiliger kunnen maken omdat priemgetallen een hoofdrol spelen bij cryptografie. Het kan communicatie ook onveiliger maken omdat het (onder meer) brute-force-berekeningen van wachtwoorden sterk zou kunnen versnellen.

©PXimport

Buiten beveiliging om zou de rekenkracht van kwantumcomputers perfect in te zetten zijn voor kwantumsimulatie, waarmee chemie en nanotechnologie naar een hoger plan te brengen zijn. Ook zouden uitermate complexe zaken als het gedrag van atomen en deeltjes in een deeltjesversneller met behulp van kwantumcomputers gesimuleerd kunnen worden. Kortom, waar de rekenkracht van huidige computers tekortschiet, zouden kwantumcomputers uitkomst moeten bieden.

Maar waardoor is een kwantumcomputer potentieel zo snel? De ons bekende huis-tuin-en-keukencomputers werken met bits. Een bit heeft ofwel waarde 0, ofwel waarde 1. Een computer rekent door bits logisch te vergelijken en op basis daarvan de uitkomst te evalueren op nul of één; waar of niet waar. Zijn twee bits gelijk aan elkaar? Zijn twee bits verschillend van elkaar? Enzovoort.

Hoeveel bits er ook in een vergelijking meegenomen worden, dit principe blijft in stand. Een kwantumcomputer werkt fundamenteel anders. In tegenstelling tot een bit die 0 of 1 is, heeft een kwantumcomputer qubits. Het woord qubit is een samenstelling van het Engelse quantum en bit. Een qubit is gelijktijdig 0 én 1. Een staat die superpositie genoemd wordt.

Kwantumbits

Leonardo: “Kwantumcomputers benutten de voordelen van superpositie om informatie efficiënt te verwerken. In mijn lab koelen wij supergeleiders af tot temperaturen waarbij ze kwantumfenomenen gaan vertonen. Ze gaan in superpositie en worden dan gelijktijdig 0 en 1. Door dit bij meerdere kwantumbits te doen kunnen we bijvoorbeeld een 2qubit-systeem maken. Daarvoor geldt dat de qubits dan gelijktijdig 00, 01, 10 en 11 zijn.”

Het potentiele voordeel van kwantumcomputers zit in kwantumverstrengeling. Leonardo: “Je kunt alle mogelijk staten voorbereiden. Een voordeel is daarom dat met een kwantumcomputer een vorm van parallel rekenen mogelijk is. Stel dat ik met een 2qubit-systeem een probleem wil oplossen. In de niet-kwantumwereld moet ik een berekening dan vier keer uitvoeren, namelijk voor 00, 01, 10 en 11. In een kwantumsysteem bereid ik de invoer voor alle uitkomsten voor en hoef ik de functie maar één keer uit te voeren. Met een kwantumalgoritme doe je je voordeel met superpositie. Je bereidt verschillende invoeren gelijktijdig voor en kan dan de berekening parallel in één keer uitvoeren.”

©PXimport

Als deze in superpositie is, heeft een kwantumcomputer gelijktijdig alle mogelijke staten van zijn qubits. Zo heeft een 2qubit-kwantumcomputer die aan het rekenen gaat gelijktijdig vier staten, terwijl een binaire computer altijd maar één staat heeft. Nadat een functie (berekening) op de kwantumcomputer is losgelaten kan het resultaat bekeken worden. Door het resultaat te bekijken worden de mogelijkheden teruggebracht tot één uitkomst. Dat wordt een verval naar de klassieke staat genoemd. De uitkomst naar een klassiek systeem kan in bits nooit langer zijn dan het aantal qubits waarop de berekening gebaseerd is.

Een interessante uitdaging binnen kwantumcomputers zit in één van de fundamentele eigenschappen van kwantummechanica: door iets te meten verander je datgene dat je meet. Kortom, als je een qubit zou uitlezen als een reguliere bit, dan verander je mogelijk de inhoud. In tegenstelling tot een ‘normale’ computer kun je daarom niet zomaar het geheugen lezen. Onderzoek naar kwantumcomputers richt zich daarom op oplossingen die om dit probleem heen werken.

Onderzoek naar kwantumfoutcorrectie

Bij QuTech wordt onder andere gewerkt met de Tangle Lake chip van Intel. Vorig jaar was dat een chip met 17 qubit. Dit jaar is er een 49qubit-chip bijgekomen. Met deze chips doen zij onderzoek naar kwantumfoutcorrectie. Ze proberen een techniek te demonstreren waarmee gegevens in de kwantumchip zo gecodeerd worden dat informatie beschermd is tegen de inherente fouten van het systeem. Leonardo: “De schoonheid van ons algoritme schuilt in wat we doen nadat we een functie hebben geëvalueerd. Wij transformeren de informatie zo dat de bits uiteindelijk door onze metingen niet veranderen.”

Leonardo: “Met deze techniek willen we bruikbaar kwantumgeheugen maken. Met de stap van 17 naar 49 qubit zijn betere prestaties mogelijk. Onze technologie demonstreert het belangrijke concept van kwantumfouttolerantie. Door redundantie in te bouwen kunnen we - ondanks imperfecte hardware - betere berekeningen maken. Voor ons is dat een belangrijke mijlpaal. We hebben nu met experimenten gedemonstreerd wat in theorie al aangetoond was. Dat is belangrijk. Zelfs met de beperkte hoeveelheid qubits die we nu maken, is de ontwikkeling van deze systemen heel complex.”

©PXimport

Foutcorrectie toepassen in een kwantumsysteem doet denken aan een vergelijkbare methode in een binair systeem. Binaire systemen kunnen werken met een pariteitscheck: de staat van een aantal bits wordt opgeteld en daar komt uit of ze samen 0 of 1 zijn. Dit resultaat wordt op een eigen plek vastgelegd. Verandert vervolgens onverwacht één van de opgetelde bits, dan verandert ook de uitkomst van de optelsom. Daarmee is waar te nemen dat er iets niet goed gegaan is.

Een vergelijkbaar principe gaat op bij kwantumberekeningen. Leonardo: “Bij kwantumfoutcorrectie voer je kwantumpariteitscontroles uit. Je vraagt aan een groep qubits om een gezamenlijke eigenschap. Hoeveel van jullie staan in staat 0 en hoeveel in staat 1? Staat er een even aantal in 0? Door de vraag collectief te stellen, en dat is het mooie, dwing ik de qubits antwoord te geven zonder de eigen staat te lezen.” Door op deze manier te werken wordt geen uitkomst op de vraag uitgelezen. De data vervalt niet terug naar een klassiek systeem. Dat maakt het mogelijk om de gegevens betrouwbaarder te maken zonder de superpositie te verliezen.

Kwantumcomputers hebben klassieke systemen nodig

Binnen het grotere geheel blijven binaire systemen ook bij kwantumcomputers een belangrijke rol spelen. Leonardo: “Voor een groot deel moeten we bij foutcorrectie van kwantumsystemen gebruikmaken van pariteitscontroles. We houden bij welke bits er uit de metingen komen en moeten aan de hand daarvan fouten zien en ze in de gaten houden. Dat zijn allemaal niet-kwantumberekeningen.

Aan een kwantumcomputer zit daarom ook een hoop klassieke, niet-kwantumelektronica gekoppeld. Wat een kwantumcomputer gaat doen moet aangegeven worden met algoritmes en signalen die in eerste aanleg niet kwantummechanisch zijn. Die gaan via software en architectuur naar de kwantumchip. Die chip verwerkt de gegevens en daar komen vervolgens metingen uit. Die moeten op hun beurt weer in realtime verwerkt worden door het klassieke systeem. Een kwantumcomputer is daarom niet alleen een volledige kwantumchip zoals Tangle Lake, maar ook een geavanceerd niet-kwantumsysteem dat die chip aanstuurt en de output begrijpt.”

Kwantumcomputers zijn inmiddels geen sciencefiction meer, maar de technologie staat nog wel echt in de kinderschoenen. Leonardo: “De systemen zijn er, maar ze zijn nog niet krachtig genoeg om er relevante problemen mee op te lossen. Ik vind het controleren van een compleet 49qubit-systeem om kwantumfouttolerantie te demonstreren al een ambitieus doel om mee te beginnen. Ik kan ook niet aangeven hoe lang de ontwikkeling daarvan gaat duren. Daarnaast heb ik ook de ambitie om deze chips zonder kwantumfoutcorrectie te gebruiken. Dat zijn twee grote uitdagingen. We bewandelen twee verschillende, maar parallelle, paden die gebruikmaken van dezelfde hardware.”

Met kop- en voetteksten in Microsoft Word zorg je ervoor dat de lezer de draad niet kwijtraakt in de structuur van lange teksten. Ze bevatten doorgaans belangrijke informatie, zoals de paginanummering, de naam van de auteur en de titel van een hoofdstuk. Ook kun je telkens een andere kop- en/of voettekst instellen voor ieder hoofdstuk.

Eindemarkeringen plaatsen

Om delen van een tekst een andere indeling te geven, gebruik je secties. Op die manier kun je bijvoorbeeld zorgen dat pagina 1 tot 5 uit doorlopende tekst bestaat, maar dat daarna de tekst in twee kolommen moet verschijnen. Secties zijn ook de manier om verschillende kop- en voetteksten in hetzelfde document toe te passen. Denk aan een document dat bestaat uit een inleiding en vijf hoofdstukken. Elk hoofdstuk willen we van aparte koptekst voorzien. Plaats de muisaanwijzer voor het eerste hoofdstuk en voeg een sectie-einde toe. Via het tabblad Indeling en de knop Eindemarkeringen plaats je een sectie-einde, namelijk een Pagina-einde.

Plaats een sectie-einde van het type Pagina-einde.

Eindemarkeringen controleren

Je kunt die sectie-einden beter zien door te klikken op de knop Alles weergeven in het tabblad Start. Deze knop noemt men vaak ook 'onzichtbare tekens'. Je roept deze functie nog gemakkelijker op met Ctrl+Shift+8. Ook bij de volgende hoofdstukken voeg je op dezelfde manier telkens een sectie-einde van het type Volgende pagina toe. Daarbij kun je ook de F4-toets gebruiken. Deze combinatie herhaalt telkens de laatste handeling. Dat gaat dus een stuk sneller.

Door de onzichtbare tekens weer te geven, worden de eindemarkeringen zichtbaar.

Kop- en voetteksten toevoegen

Wanneer je alle sectie-einden hebt toegevoegd, kun je de kopteksten aanbrengen. Op de eerste pagina dubbelklik je op de koptekst. Het tabblad Kop- en voettekst verschijnt dan. In het label lees je dat dit Koptekst (Sectie 1) is. Als je wilt dat de eerste pagina geen koptekst mag hebben, dan zet je een vinkje bij Eerste pagina afwijkend. Met de knop Volgend ga je naar de volgende koptekst. Op die manier kun je telkens een andere tekst invullen als koptekst. Dit werkt trouwens hetzelfde bij voetteksten. Wanneer de knop Aan vorige koppelen actief is, wordt deze koptekst dezelfde als de vorige sectie. Als je dat niet wilt, moet je deze optie uitschakelen. Als je nu door het document gaat, zul je zien dat er verschillende kopteksten staan.

Voeg de nieuwe inhoud aan de kopteksten toe.

Bij ID.nl zijn we dol op kwaliteitsproducten waar je niet de hoofdprijs voor betaalt. Een paar keer per week speuren we binnen een bepaald thema naar zulke deals. Ben je op zoek naar een betrouwbare robotstofzuiger met een goede reputatie? Vandaag hebben we vijf interessante modellen voor je gespot.

Rowenta X-Plorer Serie 75 S+ RR8587

Wie deze louter positieve reviews leest, komt tot een duidelijke conclusie. Met een gemiddelde beoordeling van een 9,3 is dit Rowenta-model een absolute topper. Gebruikers waarderen onder meer de duidelijke app, stille werking van 65 decibel en lange accuduur tot ongeveer twee uur. Verder heeft de X-Plorer Serie 75 S+ RR8587 diverse sensoren, zodat de ronde behuizing nergens tegenaan botst. Je hoeft bijna niet naar de robotstofzuiger om te kijken, want er is een leegstation inbegrepen. In een gemiddeld huishouden gaat de stofzak ongeveer twee maanden mee.

De X-Plorer Serie 75 S+ RR8587 manoeuvreert met behulp van lasernavigatie soepel door je huis. Het passeren van drempels van hoogstens 1,8 centimeter is hierbij geen probleem. Behalve een centrale borstel bevat de behuizing ook een zijborstel. Hierdoor blijven er geen kruimels achter langs plinten, meubels en stoelpoten. Een pluspunt is de respectabele zuigkracht van maximaal 4000 Pa. Naast stofzuigen kan het apparaat ook dweilen. Vul hiervoor het reservoir met 260 milliliter water. Je bepaalt aan de hand van vier standen hoeveel vocht deze robotstofzuiger gebruikt tijdens het dweilen. Dit product is eventueel ook zonder leegstation te koop.

iRobot Roomba Combo j9+

Zoek je een robot die goed kan stofzuigen én dweilen? De uitgebreide iRobot Roomba Combo j9+ voldoet zonder twijfel aan alle eisen. De consumentenreviews op Kieskeurig.nl spreken boekdelen. De beweegbare dweilarm spring direct in het oog. Handig, want bij detectie van een zacht vloeroppervlak tilt het apparaat de dweil op. Zo wordt voorkomen dat je vloerbedekking of tapijt nat wordt. De app biedt volop slimme mogelijkheden. Zo zie je na een verkenningsronde een plattegrond van je huis. Dankzij de zogenoemde Dirt Detective-functie neemt de robotstofzuiger eerst de vuilste kamers onder handen.

Een ander voordeel is het bijgesloten leegstation met een capaciteit voor zestig dagen. Na elke schoonmaakronde dumpt de Roomba Combo j9+ stof, haren, kruimels en overig vuil in dit station. Daarnaast is het ook mogelijk om vloeistof automatisch te vullen. Op die manier gaat de dweilrobot volautomatisch voor je aan de slag. De stofzuiger heeft een centrale borstel en zijborstel, waardoor ook randen en hoeken grondig worden schoongemaakt. Meer weten? Lees dan deze uitgebreide review op ID.nl.

Samsung Bespoke Jet Bot Combo Steam (VR7MD96514G/WA)

De Samsung Bespoke Jet Bot Combo Steam heeft een uitgebreid basisstation. Naast het legen van het vuilreservoir en vullen van de watertank maakt dit hulpstuk ook vieze dweilpads schoon. Dat gebeurt met stoom, waarbij de dweilpads op een temperatuur van 55 graden Celsius worden drooggeblazen. Verder laadt het basisstation de geïntegreerde accu op. De robotstofzuiger heeft zelf ook een aantal slimme functies. Zo herkent het apparaat op eigen houtje zachte vloeren, waarna het de zuigkracht automatisch opvoert.

De Bespoke Jet Bot Combo Steam creëert een 3D-plattegrond van je huis. Die bekijk je in de app. Dit product is vergeleken met goedkopere modellen uiterst krachtig. Zo bedraagt de maximale zuigpower 6000 Pa. Houd hierbij wel rekening met een geluidsniveau tot zo'n 74 decibel. Dweilen gebeurt trouwens ook grondig, want de twee roterende pads bewegen op een snelheid van 170 rotaties per minuut. Schrob op deze wijze vlekken weg. Volgens de fabrikant houdt de zuig- en dweilrobot het op een enkele acculading tot ongeveer drie uur vol. Je leest hier enkele ervaringen van andere gebruikers.

Lees ook: Liever lui dan moe? Ga voor een robotstofzuiger

Philips 2000 Series (XU2100/20)

De breed gewaardeerde Philips 2000 Series (XU2100/20) is op het moment van schrijven zéér scherp geprijsd. Ondanks de relatief lage aanschafkosten biedt dit model veel mogelijkheden. Allereerst levert Philips een leegstation mee. Naar eigen zeggen is dat goed voor een capaciteit van ongeveer zeventig dagen. De accu heeft een werktijd van maximaal 130 minuten. Is de batterij bijna leeg, dan rijdt de robotstofzuiger op eigen initiatief naar het oplaadstation. Na een verse oplaadbeurt hervat het apparaat vanzelf weer de schoonmaakronde. Volg in de Philips HomeRun Robot-app op je smartphone de actuele status.

Werk je regelmatig aan de keukentafel? Dan komt het geringe geluidsniveau van 66 decibel goed van pas. De 'geluidsoverlast' valt namelijk mee. Zodra de 2000 Series (XU2100/20) een zachte vloer tegenkomt, wordt de zuigkracht automatisch verhoogd tot een maximum van 2700 Pa. Voor harde vloeren heeft het apparaat ook nog een dweilfunctie. Tot slot is de nauwkeurige lasernavigatie een pluspunt, want hierdoor slaat deze huishoudhulp geen hoekje over. Lees hier wat andere gebruikers van dit product vinden.

Rowenta X-Plorer Serie 65 RR8L65

Zoek je een goedkope robotstofzuiger, dan is dit exemplaar van Rowenta een goede kandidaat. Enkele reviewers zijn over dit product erg enthousiast. Onder andere de laserbesturing en geïntegreerde dweilfunctie worden gewaardeerd. In tegenstelling tot de eerder besproken robotstofzuigers heeft dit model geen leegstation. Je dient het stofreservoir van 0,4 liter dus regelmatig zelf te legen. Dat scheelt overigens ruimte in de woonkamer, al is er wel een bescheiden laadstation inbegrepen.

Zoals we van Rowenta-robotstofzuigers gewend zijn heeft de X-Plorer Serie 65 RR8L65 zowel een hoofd- als zijborstel. Hierdoor blijft er geen vuil in hoekjes en rondom tafelpoten achter. Verder is de behuizing slechts 7,8 centimeter hoog, waardoor het apparaat ook onder de meeste bedden of banken kan stofzuigen. Volgens de productspecificaties bedraagt de maximale zuigkracht 4000 Pa. Je kiest hierbij tussen vier standen.